1、第三章第三章精密磨削和超精密磨削精密磨削和超精密磨削第一節(jié)第一節(jié) 概述概述所謂精密和超精密磨料加工，就是利用細粒度的所謂精密和超精密磨料加工，就是利用細粒度的磨粒磨粒和和微粉微粉對黑對黑色金屬、硬脆材料等進行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙色金屬、硬脆材料等進行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。度值。一、一、精密和超精密磨料加工方法分類精密和超精密磨料加工方法分類固結(jié)磨料加工固結(jié)磨料加工：將磨料或微粉與結(jié)合劑粘合在一起，形成一定的形狀將磨料或微粉與結(jié)合劑粘合在一起，形成一定的形狀并具有一定強度，再采用燒結(jié)、粘接、涂敷等方法形成砂輪、砂條、并具有一定強度，再采用燒結(jié)、粘接、涂敷等方法形成

2、砂輪、砂條、油石、砂帶等磨具。油石、砂帶等磨具。精密和超精密砂輪磨削精密和超精密砂輪磨削：1）精密砂輪磨削：砂輪的粒度）精密砂輪磨削：砂輪的粒度6080，加工精度加工精度1m，Ra0.025m；2）超精密砂輪磨削：砂輪的粒度）超精密砂輪磨削：砂輪的粒度W40W50，得加工精度，得加工精度0.1m， Ra0.0250.008m。精密和超精密砂帶磨削精密和超精密砂帶磨削：1）精密砂帶磨削：砂帶粒度）精密砂帶磨削：砂帶粒度W63W28，加工精度加工精度1m，Ra0.025；2）超精密砂帶磨削：砂帶粒度）超精密砂帶磨削：砂帶粒度W28W3，加工精度加工精度0.1m，Ra0.0250.008m。游離磨料

3、加工游離磨料加工：磨料或微粉不是固結(jié)在一起，而是成游離狀態(tài)。傳統(tǒng)：磨料或微粉不是固結(jié)在一起，而是成游離狀態(tài)。傳統(tǒng)方法：研磨和拋光新方法：磁性研磨、彈性發(fā)射加工、液體動力拋光、方法：研磨和拋光新方法：磁性研磨、彈性發(fā)射加工、液體動力拋光、液中研拋、磁流體拋光、擠壓研拋、噴射加工等。液中研拋、磁流體拋光、擠壓研拋、噴射加工等。二、精密和超精密砂輪磨料磨具二、精密和超精密砂輪磨料磨具1.1.磨料及其選擇磨料及其選擇: :1)普通磨料：包括碳化物系，如碳化硼、碳化硅、剛玉系；普通磨料：包括碳化物系，如碳化硼、碳化硅、剛玉系；2）超硬磨料系：包括金剛石，如天然金剛石和人造金剛石、立方氮化硼。）超硬磨料系

4、：包括金剛石，如天然金剛石和人造金剛石、立方氮化硼。超硬磨粒優(yōu)越性：磨具在形狀和尺寸上易于保持，使用壽命高，磨削精度高；超硬磨粒優(yōu)越性：磨具在形狀和尺寸上易于保持，使用壽命高，磨削精度高；磨料本身磨損少，可較長時間保持切削性，修整次數(shù)少，易于保持精度；磨削磨料本身磨損少，可較長時間保持切削性，修整次數(shù)少，易于保持精度；磨削時，一般工件溫度較低，可減小內(nèi)應力、裂紋和燒傷等缺陷；能加工各種高硬時，一般工件溫度較低，可減小內(nèi)應力、裂紋和燒傷等缺陷；能加工各種高硬的難加工材料，可磨削陶瓷、光學玻璃、寶石、硬質(zhì)合金以及高硬度合金鋼、的難加工材料，可磨削陶瓷、光學玻璃、寶石、硬質(zhì)合金以及高硬度合金鋼、耐熱

5、鋼、不銹鋼等。耐熱鋼、不銹鋼等。2.2.磨料粒度及其選擇磨料粒度及其選擇：多選用：多選用180180240240普通磨料、普通磨料、170/200170/200325/400325/400超超硬磨料的磨粒和各種粒度的微粉。硬磨料的磨粒和各種粒度的微粉。3.3.結(jié)合劑及其選擇結(jié)合劑及其選擇：將磨料粘合在一起，形成一定的形狀，并有一定的強度。將磨料粘合在一起，形成一定的形狀，并有一定的強度。樹脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑。樹脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑。4.4.組織和濃度及其選擇組織和濃度及其選擇：普通磨具中磨料的含量用組織表示，超硬磨具中磨普通磨具中磨料的含量用組織表示，超硬磨具中磨料的

6、含量用濃度表示。成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面磨削選用高質(zhì)量濃料的含量用濃度表示。成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面磨削選用高質(zhì)量濃度；半精磨、精磨選用細粒度、中質(zhì)量濃度；高精度、低表面粗糙度值的精密度；半精磨、精磨選用細粒度、中質(zhì)量濃度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密磨削選用細粒度、低質(zhì)量濃度。磨削和超精密磨削選用細粒度、低質(zhì)量濃度。5.5.硬度及其選擇：硬度及其選擇：普通磨具硬度低表示磨粒易脫落。超硬磨具無硬度項普通磨具硬度低表示磨粒易脫落。超硬磨具無硬度項指標。指標。6.6.磨具的強度磨具的強度：高速回轉(zhuǎn)時，抵抗因離心力的作用而自身破碎的能力。高速回轉(zhuǎn)時，抵抗因離心力的作用而自

7、身破碎的能力。7.7.磨具的形狀和尺寸及其基體材料磨具的形狀和尺寸及其基體材料：根據(jù)機床規(guī)格和加工情況選擇磨具根據(jù)機床規(guī)格和加工情況選擇磨具的形狀和尺寸。的形狀和尺寸。基體材料與結(jié)合劑有關(guān)，金屬結(jié)合劑磨具多采用鐵或銅合金；樹脂結(jié)合基體材料與結(jié)合劑有關(guān)，金屬結(jié)合劑磨具多采用鐵或銅合金；樹脂結(jié)合劑磨具采用鋁及合金或電木；陶瓷結(jié)合劑磨具多采用陶瓷。劑磨具采用鋁及合金或電木；陶瓷結(jié)合劑磨具多采用陶瓷。三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密涂覆磨具1.1.涂覆磨具分類涂覆磨具分類：2.2.涂覆磨料及粒度涂覆磨料及粒度: :棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉、黑色碳棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉、黑色碳化硅

8、、綠色碳化硅、氧化鐵、人造金剛石等。涂覆磨料的粒度無化硅、綠色碳化硅、氧化鐵、人造金剛石等。涂覆磨料的粒度無論磨粒還是微粉，都用論磨粒還是微粉，都用P P字粒度號表示。字粒度號表示。3.3.粘接劑粘接劑: :又稱膠，作用是將砂粒牢固地粘接在基底上。又稱膠，作用是將砂粒牢固地粘接在基底上。動物膠動物膠：皮膠、明膠、骨膠等。用于輕切削的干磨和油磨。（溶：皮膠、明膠、骨膠等。用于輕切削的干磨和油磨。（溶于水）于水）樹脂樹脂：醇酸樹脂、胺基樹脂、尿醛樹脂、酚醛樹脂等。用于難磨：醇酸樹脂、胺基樹脂、尿醛樹脂、酚醛樹脂等。用于難磨材料或復雜形面的磨削或拋光。（易溶于有機溶劑）材料或復雜形面的磨削或拋光。（

9、易溶于有機溶劑）高分子化合物高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。（粘接性能好、：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。（粘接性能好、耐濕、有彈性，成本高）耐濕、有彈性，成本高）a)a)重力落砂法重力落砂法:一般砂紙、紗布均用此法一般砂紙、紗布均用此法b)b)涂覆法涂覆法:一般塑料膜材料的一般塑料膜材料的基底砂帶都用此法。精密和基底砂帶都用此法。精密和超精密加工中所用的涂覆磨超精密加工中所用的涂覆磨具多用涂覆法制作。具多用涂覆法制作。4.4.涂覆方法涂覆方法: :c)c)靜電植砂法靜電植砂法:沙粒尖端朝上，沙粒尖端朝上，砂帶切削性強，等高性好，加砂帶切削性強，等高性好，加工質(zhì)量好。工質(zhì)量好。第第2

10、2節(jié)節(jié) 精密磨削精密磨削一、精密磨削機理一、精密磨削機理精密磨削主要靠砂輪的精細修整，使磨粒具有精密磨削主要靠砂輪的精細修整，使磨粒具有微刃性和等高性微刃性和等高性，磨削后，被加工表面，磨削后，被加工表面留下大量極微細的磨削痕跡，殘留高度極小，加上無火花磨削階段的作用，獲得高精留下大量極微細的磨削痕跡，殘留高度極小，加上無火花磨削階段的作用，獲得高精度和小表面粗糙度表面。磨削機理歸納為如下幾點：度和小表面粗糙度表面。磨削機理歸納為如下幾點：1. 微刃的微切削作用微刃的微切削作用用較小的修整速度和修整深度精細修整砂輪，使磨粒微細破碎而產(chǎn)生微刃用較小的修整速度和修整深度精細修整砂輪，使磨粒微細破碎

11、而產(chǎn)生微刃2. 微刃的等高切削作用微刃的等高切削作用分布在砂輪表層的同一深度上的微刃數(shù)量多、等高性好，使加工表面的殘分布在砂輪表層的同一深度上的微刃數(shù)量多、等高性好，使加工表面的殘留高度極小。留高度極小。3. 微刃的滑擠、摩擦、拋光作用微刃的滑擠、摩擦、拋光作用鋒利的微刃隨時間鈍化，等高性得到改善。磨削區(qū)的高溫使金屬軟化，鋒利的微刃隨時間鈍化，等高性得到改善。磨削區(qū)的高溫使金屬軟化，鈍化微刃的滑擦和擠壓將工件表面凸峰輾平，表面粗糙度數(shù)值減小。鈍化微刃的滑擦和擠壓將工件表面凸峰輾平，表面粗糙度數(shù)值減小。二、精密磨削砂輪選擇二、精密磨削砂輪選擇精密磨削時所用砂輪的選擇以易產(chǎn)生和保持精密磨削時所用砂

12、輪的選擇以易產(chǎn)生和保持微刃及其等高性微刃及其等高性為原則。為原則。 磨削鋼件及鑄鐵件時，采用磨削鋼件及鑄鐵件時，采用剛玉磨料剛玉磨料（韌性較高、能保持微刃性和（韌性較高、能保持微刃性和等高性）較好等高性）較好，單晶剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應用最普遍。，單晶剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應用最普遍。碳化硅磨碳化硅磨料料韌性差，顆粒呈針片狀，修整時難以形成等高性好的微刃，磨削時，韌性差，顆粒呈針片狀，修整時難以形成等高性好的微刃，磨削時，微刃易產(chǎn)生微細破裂，不易保持微刃性和等高性。微刃易產(chǎn)生微細破裂，不易保持微刃性和等高性。 砂輪的粒度砂輪的粒度可選擇粗粒度和細粒度兩類可選擇粗粒度和細粒度兩類。粗粒度經(jīng)

13、過精細修整，微。粗粒度經(jīng)過精細修整，微刃切削作用是主要的；細粒度經(jīng)過精細修整，半鈍態(tài)微刃在適當壓力下刃切削作用是主要的；細粒度經(jīng)過精細修整，半鈍態(tài)微刃在適當壓力下與工件表面的摩擦拋光作用比較顯著，可以得到質(zhì)量更高的加工表面和與工件表面的摩擦拋光作用比較顯著，可以得到質(zhì)量更高的加工表面和砂輪使用壽命。砂輪使用壽命。 結(jié)合劑結(jié)合劑選擇樹脂類較好，加入石墨填料可加強摩擦拋光作用選擇樹脂類較好，加入石墨填料可加強摩擦拋光作用。對粗。對粗粒度砂輪也可用陶瓷結(jié)合劑，加工效果也不錯。粒度砂輪也可用陶瓷結(jié)合劑，加工效果也不錯。三、精密磨削時的砂輪修整三、精密磨削時的砂輪修整砂輪修整是精密磨削的關(guān)鍵，有砂輪修整

14、是精密磨削的關(guān)鍵，有單粒金剛石修整、單粒金剛石修整、金剛石粉末燒結(jié)型修整器修整金剛石粉末燒結(jié)型修整器修整和和金剛石超聲波修金剛石超聲波修整整等。等。砂輪的修整用量有修整速度、修整深度、修整次砂輪的修整用量有修整速度、修整深度、修整次數(shù)和光修次數(shù)數(shù)和光修次數(shù)。修整速度越小工件表面粗糙度。修整速度越小工件表面粗糙度值越小，但太小工件易燒傷，一般為值越小，但太小工件易燒傷，一般為1015mm/min，修整深度為，修整深度為2.5m/單行程，精修次單行程，精修次數(shù)數(shù)23次，光修次數(shù)次，光修次數(shù)1次單行程（光修是無修整次單行程（光修是無修整深度修整，是為了去除砂輪表面?zhèn)€別突出微刃）。深度修整，是為了去除

15、砂輪表面?zhèn)€別突出微刃）。修整器低于砂輪中心修整器低于砂輪中心0.5-0.5-1.5mm1.5mm，向上傾斜，向上傾斜1010- -1515（此時金剛石受力小，（此時金剛石受力小，使用壽命長）使用壽命長）四、精密磨床四、精密磨床 精密磨削要在精密磨床上進行。精密磨床應滿足的要求：精密磨削要在精密磨床上進行。精密磨床應滿足的要求： 1 1、高幾何精度、高幾何精度：主要有砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度和導軌平直度，以保證：主要有砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度和導軌平直度，以保證工件的幾何形狀精度要求，主軸軸承一般采用動壓和動靜壓組合軸承。工件的幾何形狀精度要求，主軸軸承一般采用動壓和動靜壓組合軸承。 2 2、低速進給運動的穩(wěn)定

16、性、低速進給運動的穩(wěn)定性：要求無爬行和沖擊現(xiàn)象，能平穩(wěn)工作。：要求無爬行和沖擊現(xiàn)象，能平穩(wěn)工作。特殊設計液壓系統(tǒng)，采取排除空氣、低流量節(jié)流閥、工作臺導軌壓力特殊設計液壓系統(tǒng)，采取排除空氣、低流量節(jié)流閥、工作臺導軌壓力潤滑。潤滑。 3 3、減少振動：、減少振動： 1）電動機的轉(zhuǎn)子應進行動平衡，電動機與砂輪架之）電動機的轉(zhuǎn)子應進行動平衡，電動機與砂輪架之間進行隔振；間進行隔振；2）砂輪要進行動平衡；）砂輪要進行動平衡； 3）精密磨床最好安裝在防振）精密磨床最好安裝在防振地基上。地基上。五、精密磨削用量五、精密磨削用量1.1.砂輪速度砂輪速度: :一般在一般在151530m/s30m/s，速度提高，切削作用增強，對粗糙，速度提高，切削作用增強，對粗糙度不利。度不利。2.2.工作速度工作速度: :一般在一般在6 612m/min12m/min。速度較高，易產(chǎn)生振動；較低易產(chǎn)。速度較高，易產(chǎn)生振動；較低易產(chǎn)生燒傷和螺旋形等缺陷。生燒傷和螺旋形等缺陷。3.3.工件縱向進給量工件縱向進給量: :一般為一般為5050100mm/min100mm/min或或0.06-0.5mm/r0.06-0.5mm/r。不易過。不易過大，過大會產(chǎn)生燒傷、螺旋形、多角形等缺陷。大，過大會產(chǎn)生燒傷、螺旋形