超高速磨削、超精密磨削、超聲波磨削第一頁，共193頁。3.2.1超高速磨削的發(fā)展3.2.2超高速磨削的相關(guān)技術(shù)3.2.3高速磨削加工工藝3.2.4高速磨削的應(yīng)用3.2.5高速磨削發(fā)展前景第二頁，共193頁。3.3緩進(jìn)給磨削1、定義：2、緩進(jìn)給磨削工藝3、特點：4、應(yīng)用：第三頁，共193頁。3.4超精密磨削3.4.1定義3.4.2超精密磨削機(jī)理3.4.3超精密磨削工藝3.4.4超精密磨削砂輪及其修整3.4.5超精密磨削對機(jī)床和環(huán)境的要求3.4.6影響超精密磨削的主要因素3.4.7在線電解修整磨削第四頁，共193頁。3.5研磨加工技術(shù)3.5.1定義3.5.2研磨加工機(jī)理3.5.3研磨加工分類3.5.4研磨加工特點3.5.5研磨工藝及應(yīng)用3.5.6研磨方法應(yīng)用實例第五頁，共193頁。3.6拋光加工拉術(shù)3.6.1拋光加工的定義3.6.2拋光加工的機(jī)理3.6.3拋光加工的方法——機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、化學(xué)機(jī)械拋光、液體拋光、電解拋光和磁流變拋光3.6.4拋光加工的特點3.6.5拋光加工工藝及應(yīng)用第六頁，共193頁。3.7超聲加工技術(shù)3.7.1珩磨加工技術(shù)珩磨加工原理、特點及其要素3.7.2珩磨加工技術(shù)——方法及應(yīng)用超聲波振動珩磨平頂珩磨液體珩磨3.7.3超聲磨削加工技術(shù)機(jī)理特點應(yīng)用第七頁，共193頁。定義：磨削深度很大，磨削速度、進(jìn)給速度不必很小，達(dá)到很高的磨削效率。高效深磨：1979，P.G.Wemer，結(jié)合緩進(jìn)給磨削，提出高效深磨的概念；1983，居林自動化公司制造了第一臺高效深磨快進(jìn)磨床，Vs=100-180m/s，高壓油冷卻，實現(xiàn)以磨代銑，一次成形；1984，AES獎，1988，發(fā)表文章，標(biāo)志新紀(jì)元開始；高效深磨第八頁，共193頁。超高速磨削的砂輪：結(jié)構(gòu)和制造：要求：抗沖擊強(qiáng)度高，耐熱性好，微破碎性好，雜質(zhì)含量低；磨料：Al2O3，SiC，CBN和金剛石；結(jié)合劑：樹脂，陶瓷，金屬；第九頁，共193頁。速度：樹脂，陶瓷+Al2O3，SiC，CBN125m/s；極硬的CBN和金剛石150m/s；單層電鍍CBN250m/s；基體：鋁基體，碳纖維塑料(CFRP)，CFRP+M復(fù)合基體；第十頁，共193頁。單層超硬磨料砂輪：單層高溫釬焊超硬磨料砂輪：化學(xué)冶金結(jié)合界面從根本上改變磨粒、結(jié)合劑、基體的結(jié)合強(qiáng)度；300-500m/s，鋒利，容屑空間大，不易堵塞，磨削力、磨削溫度低；第十一頁，共193頁。歐洲：單層電鍍CBN砂輪開槽、成形磨削；日本：金屬、陶瓷薄片砂輪；美國:金屬單層砂輪(MSL):CBN+銅焊+金屬基體，磨粒突出比大，容屑空間大，結(jié)合劑抗拉強(qiáng)度高，磨削力低，提高了磨削效率極限，制造成本極高；第十二頁，共193頁。砂輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化：根據(jù)機(jī)床性能、使用要求、加工對象進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化我國：至今沒有專用砂輪，研究處于起步階段；第十三頁，共193頁。第十四頁，共193頁。砂輪修整：一般不需修整，特殊：粗磨粒、低濃度電鍍杯形修整器微米級修整；金屬結(jié)合劑砂輪一般用電解修銳；陶瓷結(jié)合劑砂輪修整：日本，豐田工機(jī)：GZ50超高速外圓磨床：金剛石滾輪以25000r/min的轉(zhuǎn)速，以0.1μm的進(jìn)給精度進(jìn)行修整；第十五頁，共193頁。超高速電主軸技術(shù)：超高速磨削主要采用大功率超高速電主軸；德國：500m/s，25KW，30000-40000r/min；日本：研制新型超高速磨頭，250000r/min；大功率高速電主軸優(yōu)點：慣性扭矩小，振動噪聲小，高速性能好，可縮短加減速時間；技術(shù)難點：發(fā)熱散熱，價格成本；第十六頁，共193頁。超高速軸承技術(shù)：主軸系統(tǒng)核心是高速精密軸承，高速磨床多采用滾動軸承；滾動軸承提高極限轉(zhuǎn)速的措施：1）提高精度；第十七頁，共193頁。2）合理選擇材料陶瓷軸承：優(yōu)點：重量輕，熱膨脹系數(shù)小;硬度高;耐高溫，高溫尺寸穩(wěn)定性好;耐腐蝕，彈性模量比鋼高;非磁性等;壽命提高3-6倍，極限轉(zhuǎn)速提高60%，溫升降低35%-60%；缺點：制造難度大，成本高，對拉伸應(yīng)力和缺口應(yīng)力敏感；第十八頁，共193頁。3）改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)：增加球數(shù)；空心球；拱形球；德國FAG公司研制了HS70和HS719系列新型高速主軸軸承，減少了球直徑，增加了球數(shù)，提高了軸承結(jié)構(gòu)的剛性；第十九頁，共193頁。陶瓷軸承：日本東北大學(xué)研制CNC超高速平面磨床使用陶瓷軸承，轉(zhuǎn)速達(dá)30000rpm;氣浮軸承：日本東芝：ASV40加工中心，30000rpm;第二十頁，共193頁。磁力軸承：功耗小，維護(hù)成本低，不需復(fù)雜密封，但成本太高，控制復(fù)雜，日本Koyoseikok公司、德國Kapp公司；磁懸浮軸承：德國Kapp公司砂輪主軸,60000rpm，GMN公司主軸單元，100000rpm;液體動靜壓混合軸承第二十一頁，共193頁。進(jìn)給系統(tǒng)要求有很高的進(jìn)給速度和運(yùn)動加速度，有些機(jī)床進(jìn)給速度可達(dá)60-200m/min，加速度可達(dá)10-100m/s2，定位精度達(dá)0.5-0.05μm。第二十二頁，共193頁。磨削液：油基磨削液潤滑作用好，可防止CBN磨耗，抑制CBN水解，提高砂輪耐用度，降低磨削功率，提高表面完整性；必須有油氣分離裝置；發(fā)展趨勢是添加極壓添加劑的水基磨削液：替代油基；第二十三頁，共193頁。磨削液供液壓力：氣流：圓周環(huán)流，浸透流，內(nèi)部流，徑向流；砂輪轉(zhuǎn)速越高，空氣層越厚，使磨削液難以進(jìn)入磨削區(qū)；普通供液方法與干磨無異；提高壓力到幾至幾十兆帕，使磨削液沖破強(qiáng)力氣流進(jìn)入磨削區(qū)，過高壓力會使磨削液發(fā)熱并易使空氣滲入，飛濺霧化加??；第二十四頁，共193頁。砂輪結(jié)構(gòu)：內(nèi)冷卻砂輪噴嘴：鋸齒形楔形結(jié)構(gòu)清洗效果好，冷卻不理想；直角噴嘴設(shè)計簡單，效果好，應(yīng)用廣泛；供液方法：高壓形成油霧，切削磨削工作區(qū)分離封閉，并采用離心和靜電方法進(jìn)行油氣分離；低溫磨削：N2，CO2第二十五頁，共193頁。磨削用量選擇第二十六頁，共193頁。磨削液砂輪修整ELID砂輪修整技術(shù)電火花砂輪修整技術(shù)杯形砂輪修整技術(shù)電解-機(jī)械復(fù)合整形技術(shù)第二十七頁，共193頁。高效深磨美國：EdgetekMachine公司：全美首家生產(chǎn)高效深磨機(jī)床，單層CBN砂輪，加工淬硬鋸齒，Vs=203m/s；磨削Iconel718（鎳基合金），Vs=160m/s,金屬去除率達(dá)75mm3/(mm.s)，砂輪不需修整，使用壽命長，Ra1-2μm，尺寸公差13μm。高速高精密磨削三菱重工：CA32-U50ACNC超高速磨床，Vs=200m/s；結(jié)合高柔性CNC系統(tǒng)和高精度微進(jìn)給機(jī)構(gòu)對階梯軸、曲軸、凸輪軸等外回轉(zhuǎn)面進(jìn)行磨削；難加工材料高速磨削陶瓷光學(xué)玻璃等硬脆材料的高速高效磨削；第二十八頁，共193頁。發(fā)展高功率高速主軸研制新型砂輪，提高磨削速度磨床結(jié)構(gòu)改進(jìn)優(yōu)化冷卻潤滑系統(tǒng)磨削速度向超音速邁進(jìn)第二十九頁，共193頁。3.3緩進(jìn)給磨削1、定義：2、緩進(jìn)給磨削工藝3、特點：4、應(yīng)用：第三十頁，共193頁。定義：強(qiáng)力磨削、重負(fù)荷磨削、蠕動磨削、銑磨等；顯著特點是進(jìn)給速度低：是普通磨削的10-3-10-2倍，但是切深能達(dá)到20-30mm，是普通磨削的100-1000倍。20世紀(jì)50年代，德國ELB磨床公司首創(chuàng)緩進(jìn)給磨削方式：大切深，小進(jìn)給；Vs<35m/s，高速度易引起磨削溫度上升，磨削燒傷危險增加；緩進(jìn)給磨削3.3緩進(jìn)給磨削第三十一頁，共193頁。緩進(jìn)給磨削工藝連續(xù)修整：邊磨削邊整形和修銳砂輪；強(qiáng)化換熱：冷卻液以一定壓力注入切削區(qū)；沖洗砂輪表面切屑；大氣孔砂輪：容屑空間大，接觸面積小，磨削熱少，冷卻效果好，不易燒傷。第三十二頁，共193頁。特點：接觸弧長是普通磨削的10-20倍，去除率高，生產(chǎn)率大；大切深一次進(jìn)給，砂輪型面保持性好，適于型面和溝槽加工切深大，磨粒多，易燒傷，應(yīng)強(qiáng)冷。粗精加工一次完成，效率高；難加工材料的一次成型磨削；表面粗糙度、精度表面質(zhì)量好；接觸面積大，切削磨粒多，需要機(jī)床功率大。第三十三頁，共193頁。應(yīng)用：加工效率和銑、拉、車等相同，可取代之；用來加工陶瓷、復(fù)合材料、晶須加強(qiáng)材料、高溫合金等；可加工淬硬材料，粗精加工一次成型；加工纖維增強(qiáng)材料，避免造成纖維撕裂、表面質(zhì)量降低等缺點;加工鈦、鎂等活性材料；加工硬脆材料；加工鑄鐵、淬硬鋼、鐵基、鎳基、鈷基合金；精細(xì)部件加工；高精度空間曲面、深窄槽加工；第三十四頁，共193頁。3.4超精密磨削3.4.1定義3.4.2超精密磨削機(jī)理3.4.3超精密磨削工藝3.4.4超精密磨削砂輪及其修整3.4.5超精密磨削對機(jī)床和環(huán)境的要求3.4.6影響超精密磨削的主要因素3.4.7在線電解修整磨削第三十五頁，共193頁。定義：超精密磨削加工是指利用細(xì)粒度的磨?；蛭⒎勰チ线M(jìn)行砂輪磨削、砂帶磨削，以及研磨、珩磨和拋光等進(jìn)行超精密加工的總稱，是加工精度達(dá)到或高于0.1μm、表面粗糙度值在Ra0.002-0.02μm的一種亞微米級加工方法，并正向納米級發(fā)展，是當(dāng)前超精密加工的重要研究之一。第三十六頁，共193頁。磨粒是具有彈性支撐的大負(fù)前角切削刃的彈性體磨粒切削刃的切入深度由零逐漸增加，達(dá)到最大值又逐漸減小到零磨粒與工件的接觸過程：彈性區(qū)-塑性區(qū)-切削區(qū)-塑性區(qū)-彈性區(qū)微切削、塑性流動、彈性破壞、滑擦作用順序出現(xiàn)第三十七頁，共193頁。3.4.2超精密磨削機(jī)理超精密磨削機(jī)理：1、微刃的微切削作用；2、微刃的等高切削作用；3、微刃的滑擦、擠壓、拋光作用；4、彈性變形作用第三十八頁，共193頁。磨削參數(shù)：表3-3使用冷卻能力強(qiáng)的冷卻液砂輪速度：CBN砂輪：45-60m/s，金剛石砂輪：18-30m/s減小磨削深度:<0.001mm進(jìn)給量:0.3m/min或更小及時修整砂輪第三十九頁，共193頁。金剛石砂輪磨削速度為12～30m/s。因為金剛石的熱穩(wěn)定性僅為700~800℃，磨削溫度的上升將使金剛石砂輪磨損加快。陶瓷結(jié)合劑、樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪:磨削速度可選高些，金屬結(jié)合劑金剛石砂輪:磨削速度可選低些。而立方氮化硼砂輪的磨削速度可達(dá)80～100m/s，主要是因為立方氮化硼磨料的熱穩(wěn)定性好。第四十頁，共193頁。超硬磨料砂輪磨削時，磨削液的使用與否對砂輪的壽命影響很大，如樹脂結(jié)合劑超硬磨料砂輪濕磨可比干磨提高砂輪壽命40％左右。磨削液除了具有潤滑、冷卻、清洗功能之外，還有滲透性、防銹、提高切削性功能。3.4.3超精密磨削工藝——

磨削速度和磨削液第四十一頁，共193頁。磨削液的使用應(yīng)視具體情況合理選擇。金剛石砂輪磨削硬質(zhì)合金時，普遍采用煤油，而不宜采用乳化液；樹脂結(jié)合劑砂輪不宜使用蘇打水。立方氮化硼砂輪磨削時宜采用油性的磨削液，一般不用水溶性液，因為在高溫狀態(tài)下，立方氮化硼砂輪與水會起化學(xué)反應(yīng)（水解作用）第四十二頁，共193頁。對于銅、鋁及其合金等軟金屬，利用金剛石刀具進(jìn)行超精密車削是十分有效；而對于黑色金屬、硬脆材料等，用精密和超精密磨削加工在當(dāng)前是最主要的精密加工手段。精密磨削，超精密磨削的關(guān)鍵在于砂輪的選擇、砂輪的修整、磨削用量和高精度的磨削機(jī)床。3.4.4超精密磨削砂輪及其修整第四十三頁，共193頁。超精密磨削用的磨料磨具用固結(jié)磨料的磨具進(jìn)行超精密磨削可以加工出表面粗糙度為Ra0.1μm的鏡面，通常也稱為鏡面磨削。其使用的固結(jié)磨料磨具常見的有兩種，即細(xì)粒度的砂輪、油石和細(xì)粒度的砂帶。第四十四頁，共193頁。1-磨料層；2-過渡層；3-機(jī)體

第四十五頁，共193頁。

1-磨粒；2.3-結(jié)合劑；4-粘接膜；5-基底

第四十六頁，共193頁。在超精密磨削中所使用的砂輪，其材料多為金剛石、立方氮化硼磨料，適用于超精密磨削，其特點有：①磨料本身磨損少，可較長時間地保持鋒利，磨具修整次數(shù)少，耐用度和壽命長；②磨具在尺寸和形狀上保持性好，磨削精度高；第四十七頁，共193頁。③磨削時一般工件溫度較低，因此可以減小內(nèi)應(yīng)力、裂紋、燒傷等缺陷；④超硬磨料磨具價格較貴，修整比較困難，但由于使用壽命長，使得在性能價格比上仍占有優(yōu)勢；⑤超硬磨料磨具能加工各種硬脆材料，如磨削陶瓷、光學(xué)玻璃、寶石、硬質(zhì)合金、銅合金，耐熱鋼、不銹鋼等難加工材料，應(yīng)用十分廣泛。第四十八頁，共193頁。超硬磨料砂輪通常采用如下幾種結(jié)合劑形式：（1）樹脂結(jié)合劑樹脂結(jié)合劑砂輪能夠保持良好的鋒利性，但耐磨性差，磨粒的保持力小。（2）金屬結(jié)合劑金屬結(jié)合劑砂輪有很好的耐磨性，磨粒保持力大，形狀保持性好、磨削性能好，但自銳性差，砂輪修整困難。常用的結(jié)合劑材料有青銅、電鍍金屬和鑄鐵纖維等。第四十九頁，共193頁。（3）陶瓷結(jié)合劑具有化學(xué)穩(wěn)定性高、耐熱、耐酸堿功能，脆性較大。用金剛石砂輪磨削石材、玻璃、陶瓷等材料時，選擇金屬結(jié)合劑，砂輪的鋒利性和壽命都好；對于硬質(zhì)合金和金屬陶瓷等難磨材料，選用樹脂結(jié)合劑，具有較好的自銳性。第五十頁，共193頁。砂輪的修整包括整形和修銳兩部分；超硬磨料砂輪，如金剛石和立方氮化硼，都比較堅硬，很難用別的磨料磨削以形成新的切削刃，故通過去除磨粒間的結(jié)合劑方法，使磨粒突出結(jié)合劑一定高度，形成新的磨粒。超硬磨料砂輪修整的方法很多，可歸納為以下幾類：第五十一頁，共193頁。（1）車削法用單點、聚晶金剛石筆、修整片等車削金剛石砂輪以達(dá)到修整目的。優(yōu)點：修整精度和效率都比較高；缺點：砂輪表面平滑，切削能力低，修整成本也高。第五十二頁，共193頁。（2）磨削法用普通磨料砂輪或砂塊與超硬磨料砂輪進(jìn)行對磨修整。效率和質(zhì)量都較好普通砂輪的磨損消耗量較大。（3）噴射法將碳化硅、剛玉磨粒從高速噴嘴噴射到轉(zhuǎn)動的砂輪表面，從而去除部分結(jié)合劑，使超硬磨粒突出，這種方法主要用于修銳。第五十三頁，共193頁。（4）電解在線修銳法是由日本大森整等人在1987年推出的超硬磨料砂輪修銳新方法。主要用于鑄鐵纖維結(jié)合劑的金剛石砂輪。第五十四頁，共193頁。（5）電火花修整法將電源的正、負(fù)極分別接于被修整超硬磨料砂輪和修整器，既可整形又可修銳，效率較高；若在結(jié)合劑中加入石墨粉，也可用于樹脂、陶瓷結(jié)合劑砂輪的修整。第五十五頁，共193頁。3.4.5超精密磨削對機(jī)床和環(huán)境的要求1、高精度和超精密砂輪架軸承2、高剛度3、穩(wěn)定性4、微量進(jìn)給裝置5、計算機(jī)數(shù)控6、有良好過濾的磨削液7、超穩(wěn)定的環(huán)境和超凈化的空間8、防振系統(tǒng)對超精密磨削設(shè)備的要求：第五十六頁，共193頁。砂輪特性的影響磨料的影響：磨削鋼、鑄鐵用剛玉砂輪；磨削銅合金鋁合金用剛玉及碳化硅；CBN磨料適于磨削各種韌性和硬度的材料；硬脆材料應(yīng)選用CBN、金剛石砂輪磨削。粒度的影響：80#-400#，W63以下第五十七頁，共193頁。硬度的影響：硬度大，切削作用強(qiáng)；硬度低韌性好，摩擦拋光作用強(qiáng)；硬度中軟適于超精密磨削結(jié)合劑的影響：陶瓷結(jié)合劑比樹脂更適于精密磨削砂輪組織的影響：磨粒等高性好、耐磨——單位面積磨粒多——組織致密、分布均勻第五十八頁，共193頁。砂輪修整對磨削表面的影響砂輪修整用量：修整導(dǎo)程sd、修整切深ad、修整次數(shù)及光磨次數(shù)；sd越小，表面粗糙度越低，sd太小將產(chǎn)生負(fù)面影響；ad小砂輪耐用度降低，磨削能力變差；修整次數(shù)過多，浪費(fèi)砂輪，過少不能形成等高性微刃；光修次數(shù)1-10之間。第五十九頁，共193頁。磨削用量對表面的影響：砂輪速度Vs：Vs大，效率高但磨削熱及磨削振動加劇，15-30m/s之間。工作臺速度Vw：Vw大，磨削力及振動加劇，產(chǎn)生燒傷；單個磨粒切削深度增加，表面粗糙度增加，宜選用低的Vw磨削深度ap：ap大，產(chǎn)生燒傷，表面粗糙度惡化；宜選用ap<0.003mm第六十頁，共193頁。光磨次數(shù)的影響：3-10次冷卻潤滑液的影響：摩擦拋光作用；擠壓作用；清洗作用；不使用冷卻潤滑液容易產(chǎn)生冷焊現(xiàn)象。超精密磨削的磨削用量：第六十一頁，共193頁。在線電解修整磨削(ElectrolyticIn-processDressing,ELID)：日本理化所，大森正博士意義：解決了細(xì)粒度砂輪修整的難題，為其工業(yè)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。應(yīng)用：幾乎適合所有工件材料，表面粗糙度達(dá)納米級；生產(chǎn)率遠(yuǎn)超過拋光加工，在許多場合取代了拋光工序。第六十二頁，共193頁。ELID磨削原理：由電源、砂輪、電解液、電極組成；第六十三頁，共193頁。第六十四頁，共193頁。第六十五頁，共193頁。第六十六頁，共193頁。ELID組成——砂輪金屬結(jié)合劑：鐵基，鑄鐵纖維，銅基；金屬樹脂結(jié)合劑無磨粒鑄鐵基砂輪樹脂結(jié)合劑陶瓷結(jié)合劑：樹脂-稻糠（RiceBran）結(jié)合劑橡膠結(jié)合劑：導(dǎo)電橡膠類金剛石(DLC)薄膜導(dǎo)電砂輪第六十七頁，共193頁。ELID組成——ELID磨削液

冷卻、潤滑、清洗、防銹、電解鈍化脆性材料磨削液塑性材料磨削液青銅結(jié)合劑金剛石砂輪專用磨削液綠色、環(huán)保、可回收重復(fù)利用的ELID磨削液最小磨削液流量ELID磨削（半干式：MQL）第六十八頁，共193頁。ELID組成——ELID磨削電極參數(shù)：電極形狀，面積，材料導(dǎo)電性圓弧電極砂輪表面控制修整電極噴射電極箔電極ELID磨削系統(tǒng)內(nèi)孔磨削電極：筒形修整電極成形磨削電極拆卸移動電極無電極ELID磨削系統(tǒng)外置電解電極第六十九頁，共193頁。第七十頁，共193頁。第七十一頁，共193頁。第七十二頁，共193頁。第七十三頁，共193頁。ELID組成——ELID電源直流電源：粗加工脈沖電源：精加工高度集成，大功率電源第七十四頁，共193頁。ELID應(yīng)用金屬硬脆材料，硬質(zhì)合金非金屬硬脆材料，陶瓷；塑性材料，鈦合金；生物材料，納米人工骨；光學(xué)分光鏡，太空望遠(yuǎn)鏡第七十五頁，共193頁。第七十六頁，共193頁。第七十七頁，共193頁。第七十八頁，共193頁。納米陶瓷光學(xué)玻璃GCr15納米硬質(zhì)合金普通硬質(zhì)合金第七十九頁，共193頁。SiCwith360mmindiameter.Astro-Fhastheprimarymirrorwith710mmindiametercooleddownto6KSPICAhastheprimarymirrorwith3.5mindiametercooleddownto4.5K第八十頁，共193頁。ELID單面研磨拋光機(jī)第八十一頁，共193頁。ELID雙面研磨拋光機(jī)第八十二頁，共193頁。ELID磨削技術(shù)在珩磨領(lǐng)域的應(yīng)用第八十三頁，共193頁。第八十四頁，共193頁。第八十五頁，共193頁。第八十六頁，共193頁。第八十七頁，共193頁。第八十八頁，共193頁。第八十九頁，共193頁。第九十頁，共193頁。第九十一頁，共193頁。第九十二頁，共193頁。第九十三頁，共193頁。第九十四頁，共193頁。第九十五頁，共193頁。牙輪鉆頭第九十六頁，共193頁。金剛石鉆頭第九十七頁，共193頁。第九十八頁，共193頁。第九十九頁，共193頁。第一百頁，共193頁。刮刀鉆頭第一百零一頁，共193頁。第一百零二頁，共193頁。第一百零三頁，共193頁。第一百零四頁，共193頁。金剛石鉆頭的鉆削刃第一百零五頁，共193頁。金剛石鉆頭的ELID電解修銳機(jī)理+-+-電解液第一百零六頁，共193頁。國內(nèi)應(yīng)用：坐標(biāo)磨床上砂輪修銳第一百零七頁，共193頁。第一百零八頁，共193頁。3.5研磨加工技術(shù)3.5.1定義3.5.2研磨加工機(jī)理3.5.3研磨加工分類3.5.4研磨加工特點3.5.5研磨工藝及應(yīng)用3.5.6研磨方法應(yīng)用實例第一百零九頁，共193頁。3.5.1定義定義：研磨是將研磨工具(以下簡稱研具)表面嵌入磨料或敷涂磨料并添加潤滑劑，在一定的壓力作用下，使工件和研具接觸并做相對運(yùn)動，通過磨料作用，從工件表面切去一層極薄的切屑，使工件具有精確的尺寸、準(zhǔn)確的幾何形狀和很高的表面粗糙度的方法。IT=0.001mm，Ra＝0.4-0.1，最小可達(dá)0.012第一百一十頁，共193頁。超精密研磨、拋光第一百一十一頁，共193頁。機(jī)理純切削說：由很多微小的硬磨粒對工件表面不斷切削，靠磨粒的尖劈、沖擊、刮削和擠壓作用，形成無數(shù)條切痕重矗、互相交錯、互相抵消的加工面。特例：用軟磨料加工硬材料；用大顆粒磨粒卻能加工出低粗糙度表面。第一百一十二頁，共193頁。塑性變形說：粗糙高凸的部位在摩擦、擠壓作用下被“壓平”，填充了低凹處，而后形成極低的表面粗糙度。特例：用軟基體拋光硬材料時，則很難解釋為塑性變形；工件在研磨前后有質(zhì)量變化。第一百一十三頁，共193頁?；瘜W(xué)作用說：研磨過程就是工件表面高凸部位形成的化合物薄膜不斷被除掉又很快形成的過程，最后獲得較低的表面粗糙度。顯微分析表明，經(jīng)研磨的表層約有微米程度的破壞層。研磨不僅是磨料去除化合物薄膜的不斷形成過程，并且對表面層有切削作用，而化學(xué)作用則加速了研磨過程。第一百一十四頁，共193頁。機(jī)理：綜上所述，研磨過程不可能由一種觀點來解釋。研磨是磨粒對工件表面的切削、活性物質(zhì)的化學(xué)作用及工件表面擠壓變形等綜合作用結(jié)果。作用的主次程度取決于加工性質(zhì)及加工過程的進(jìn)展階段。第一百一十五頁，共193頁。研磨加工的分類：按操作方法不同分類手工研磨：機(jī)械研磨：第一百一十六頁，共193頁。按研磨劑使用的條件分類濕研：濕研又稱敷料研磨。磨料在工件與研具間不停地滾動和滑動，形成對工件的切削運(yùn)動。干研：干研又稱嵌砂(或壓砂)研磨。將磨料均勻地壓嵌在研具的表層中進(jìn)行研磨。半干研：類似于濕研。它所使用的研磨劑是糊狀的，粗、精研均可采用。第一百一十七頁，共193頁。按加工表面的形狀特點分類平面、外圓、內(nèi)孔、球面、螺紋、成形表面和嚙合表面輪廓研磨。第一百一十八頁，共193頁。研磨加工的特點機(jī)床一工具一工件系統(tǒng)處于彈性浮動狀態(tài)，這樣可以自動實現(xiàn)微量進(jìn)給，因而可以保證工件獲得極高的尺寸精度和形狀精度。工件不受任何強(qiáng)制力的作用，因而處于自由狀態(tài)。速度低，平穩(wěn)性好，能夠保證工件有良好幾何形狀精度和相互位置精度。第一百一十九頁，共193頁。切屑極薄，產(chǎn)生的熱量少，加工變形小，表面變質(zhì)層也薄，耐蝕性和耐磨性好。研磨表層存在殘余壓應(yīng)力。操作簡單，一般不需要復(fù)雜昂貴的設(shè)備。適應(yīng)性好?？色@得很低的表面粗糙度。第一百二十頁，共193頁。研磨工藝研磨質(zhì)量的影響因素研具：較高的尺寸精度和形狀精度、足夠的剛度、良好的耐磨性和精度保持性；硬度要均勻，且低于工件的硬度，組織均勻致密，無夾雜物，有適當(dāng)?shù)谋磺度胄?，表面?yīng)光整，無裂紋、斑點等缺陷，并應(yīng)考慮排屑、儲存多余磨粒及散熱等問題。第一百二十一頁，共193頁。

研具的常用材料有：鑄鐵、軟鋼、青銅、黃銅、鋁、玻璃和瀝青等。鑄鐵研具：研磨淬硬鋼、硬質(zhì)合金和鑄鐵；黃銅、純銅研具：研磨余量大的工件、小孔、窄縫窄口、軟材料；軟鋼研具：螺紋；非金屬研具：如瀝青可研磨玻璃。淬硬合金鋼研具；第一百二十二頁，共193頁。研磨棒：用于研磨內(nèi)孔，其外徑尺寸按零件的精度要求制作研磨套：用于研磨軸徑，常制作成可調(diào)式。與可調(diào)式研磨棒相反，由一個可調(diào)的外套夾和一個研磨套組成。

研具研磨平板：用于工件平面的研磨。第一百二十三頁，共193頁。第一百二十四頁，共193頁。研磨劑：由很細(xì)的磨料、研磨液和輔助材料的混合劑組成。磨料：超硬類：CBN、金剛石；碳化物類；剛玉類；氧化物類研磨液：調(diào)合磨料的均勻載荷、粘吸磨料、稀釋磨料和冷卻潤滑、防止劃痕及促進(jìn)氧化等；輔助材料：是一種混合脂，在研磨中起吸附、潤滑和化學(xué)作用第一百二十五頁，共193頁。第一百二十六頁，共193頁。第一百二十七頁，共193頁。研磨工藝參數(shù)研磨壓力：一般研磨壓力：0.05-0.3MPa，粗研：0.1-0.2MPa，精研：0.01-0.1MPa。粗研磨：較高的P和較低的V；精研磨：較低的P和較高的V。第一百二十八頁，共193頁。研磨速度：一般在10-15m／min之間，不能超過30m／min。第一百二十九頁，共193頁。研磨時間：粗研：為了獲得較高的研磨效率，其研磨時間主要應(yīng)根據(jù)磨粒的切削速度來確定；精研：研磨時間在1-3min范圍內(nèi)。第一百三十頁，共193頁。研磨運(yùn)動軌跡：工件相對于研磨盤平面做平行運(yùn)動，以獲得良好的平面度精度研磨運(yùn)動平穩(wěn)，避免曲率過大的轉(zhuǎn)角；工件運(yùn)動應(yīng)遍及整個研具表面，以利于研具均勻磨損；任一點的運(yùn)動軌跡，不出現(xiàn)周期性的重復(fù)。常用的研磨運(yùn)動軌跡為：直線、正弦曲線、無規(guī)則圓環(huán)線、外擺線、內(nèi)擺線及橢圓線等。第一百三十一頁，共193頁。3.5.6研磨方法應(yīng)用實例①手工研磨方法及操作平面研磨內(nèi)孔研磨平面研磨軌跡：直線形、擺動式直線形、螺旋形、8字形等?；剞D(zhuǎn)體工件：常采用配研的方法。對于圓柱體工件的回轉(zhuǎn)表面，通常采用手持研具同時作軸向移動和轉(zhuǎn)動。第一百三十二頁，共193頁。②機(jī)工研磨方法及操作外圓研磨操作：工件安裝在車床或?qū)Ｓ醚心C(jī)床上，兩頂尖間作低速旋轉(zhuǎn)（20～30m/min），研具（手握）在一定壓力下沿工件軸向作往復(fù)直線運(yùn)動,直至研磨合格為止。

外圓研磨研磨機(jī)第一百三十三頁，共193頁。3.6拋光加工拉術(shù)3.6.1拋光加工的定義3.6.2拋光加工的機(jī)理3.6.3拋光加工的方法——機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、化學(xué)機(jī)械拋光、液體拋光、電解拋光和磁流變拋光3.6.4拋光加工的特點3.6.5拋光加工工藝及應(yīng)用第一百三十四頁，共193頁。3.6.1拋光加工的定義

拋光加工的定義拋光是用高速旋轉(zhuǎn)的低彈性材料拋光盤，或用低速旋轉(zhuǎn)的軟質(zhì)彈性或粘彈性材料拋光盤，加拋光劑，具有一定研磨性質(zhì)的獲得光滑加工表面的加工方法。拋光加工，又稱鏡面加工，是制造平坦而且加工變形層很小，沒有擦痕的平面加工工藝。第一百三十五頁，共193頁。第一百三十六頁，共193頁。拋光加工的機(jī)理用微細(xì)磨粒進(jìn)行的切削加工——微切削；磨粒與拋光盤對工件有摩擦作用，使得接觸點塑性流動——塑性變形；拋光劑中的脂肪酸在高溫下會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從工件金屬表面溶析出金屬皂，使工件表面平坦光滑——化學(xué)反應(yīng)；3.6.2拋光加工的機(jī)理第一百三十七頁，共193頁。拋光加工的分類：主要有機(jī)械拋光、化學(xué)拋光、化學(xué)機(jī)械拋光、液體拋光、電解拋光和磁流變拋光加工等。浮動拋光、水合拋光、磁流體拋光和磁懸浮拋光等。3.6.3拋光加工的方法第一百三十八頁，共193頁。3.6.3拋光加工的方法——機(jī)械拋光第一百三十九頁，共193頁。拋光加工的方法機(jī)械拋光：利用機(jī)械動力去除；第一百四十頁，共193頁?；瘜W(xué)拋光：利用化學(xué)反應(yīng)溶解高點、凸點；3.6.3拋光加工的方法——化學(xué)拋光第一百四十一頁，共193頁。3.6.3拋光加工的方法——化學(xué)拋光第一百四十二頁，共193頁?；瘜W(xué)機(jī)械拋光利用研磨液的腐蝕作用和磨粒的機(jī)械作用雙重作用的研磨方法。如：氧化鐵和硫酸或鹽酸的水溶液，Mn-Sn鐵氧體磨粒和鹽酸水溶液研磨石榴石不使用磨粒只用腐蝕液進(jìn)行摩擦拋光，適于化合物半導(dǎo)體晶片的加工，如GaAs晶片，使用NaCl水溶液或甲醇和人造革研具加工，進(jìn)行幾乎無缺陷的鏡面研磨3.6.3拋光加工的方法——化學(xué)機(jī)械拋光第一百四十三頁，共193頁。第一百四十四頁，共193頁。3.6.3拋光加工的方法——化學(xué)機(jī)械拋光第一百四十五頁，共193頁。液體拋光：液體拋光是將含磨料的磨削液，經(jīng)噴嘴用6-8kPa，高速噴向加工表面，磨料顆粒就能將原來已加工過工件表面上的凸峰擊平，而得到極光滑的表面。3.6.3拋光加工的方法——液體拋光第一百四十六頁，共193頁。3.6.3拋光加工的方法——液體拋光第一百四十七頁，共193頁。3.6.3拋光加工的方法——電解拋光第一百四十八頁，共193頁。3.6.3拋光加工的方法——磁流變拋光第一百四十九頁，共193頁。水合拋光：特點：利用在界面上生成水合化學(xué)反應(yīng)的研磨方法，不使用磨粒和拋光液只在水蒸氣中進(jìn)行，并避免使用與工件產(chǎn)生固相反應(yīng)的材料作研具。3.6.3拋光加工的方法——水合拋光第一百五十頁，共193頁。基礎(chǔ)：基于磨削過程中界面上的化學(xué)反應(yīng)：以水合物層作為去除單位，則加工單位很微小，這種方法有可能成為無變質(zhì)層無晶格畸變的鏡面加工方法。機(jī)制：利用接觸區(qū)高溫高壓環(huán)境，工件表面原子分子呈活性化，利用水蒸氣作用于活化界面，形成水合反應(yīng)層，并利用摩擦力去除、分離水合層，實現(xiàn)鏡面加工。第一百五十一頁，共193頁。第一百五十二頁，共193頁。拋光加工的特點：作為工件表面最終的光飾加工，使工件獲得光亮光滑的表面，增加美觀；去除前道工序的加工痕跡，改善表面質(zhì)量；提高工件抗疲勞和抗腐蝕性能；可以作為油漆、電鍍等工序的準(zhǔn)備工序；應(yīng)用范圍廣；不能提高尺寸形狀精度；3.6.4拋光加工的特點第一百五十三頁，共193頁。拋光要素拋光盤固定磨料拋光盤：用棉布、帆布、毛氈、皮革、軟木、紙或麻等材料，經(jīng)縫合、夾固或膠合而成經(jīng)修整平衡后，在其切片層間和外圓周邊交替涂敷一定的膠質(zhì)黏結(jié)劑和一定粒度硬度的磨粒。第一百五十四頁，共193頁。黏附磨粒拋光盤：采用對拋光劑有良好浸潤性的材料，以保證拋光盤黏附磨粒的性能；如：帆布拋光盤、棉布拋光盤；第一百五十五頁，共193頁。液中拋光盤：大多采用脫脂木材和細(xì)毛氈制造。脫脂木材如紅松、椴木，微觀形狀為蜂窩狀，浸合拋光液多；可用于粗、精拋光。細(xì)毛氈拋光盤材質(zhì)松軟、組織均勻，且空隙大，主要用于精拋光、裝飾拋光。第一百五十六頁，共193頁。拋光劑：拋光劑由粉粒狀的軟磨料、油脂及其他適當(dāng)成分介質(zhì)均勻混合而成。在固體拋光劑中使用最普遍的是熔融氧化鋁；液中拋光用的拋光液，一般采用由氧化鋁和乳化液混合而成的液體。第一百五十七頁，共193頁。拋光工藝參數(shù)直線移動速度一般為3-12m／min；拋光壓力與拋光盤的剛性有關(guān)，最大不超過1kPa；最大線速度可按表4．12進(jìn)行選擇；第一百五十八頁，共193頁。拋光加工的應(yīng)用第一百五十九頁，共193頁。3.7超聲加工技術(shù)3.7.1珩磨加工技術(shù)珩磨加工原理、特點及其要素3.7.2珩磨加工技術(shù)——方法及應(yīng)用超聲波振動珩磨平頂珩磨液體珩磨3.7.3超聲磨削加工技術(shù)機(jī)理特點應(yīng)用第一百六十頁，共193頁。定義、原理、特點定義：珩磨是在低切削速度下．以鏜削、鉸削或內(nèi)孔磨削后的精加工表面為導(dǎo)向，對工件進(jìn)行精整加工的一種定壓磨削方法。1珩磨加工特點及其要素第一百六十一頁，共193頁。原理：珩磨加工時工件固定不動，珩磨頭與機(jī)床主軸浮動連接、在一定壓力下通過珩磨頭與工件表面的相對運(yùn)動，從加工表面上切除一層極薄的切屑。珩磨加工時，珩磨頭有三個運(yùn)動，即旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、往復(fù)運(yùn)動和垂直于加工表面的徑向加壓運(yùn)動。第一百六十二頁，共193頁。第一百六十三頁，共193頁。特點：加工表面質(zhì)量好；Ra＝0.8-1；Ra＝0.012；工件表面形成有規(guī)則、均勻而細(xì)密的交叉網(wǎng)紋，儲油，大載荷、耐磨性好；加工熱量小、工件表面不易產(chǎn)生燒傷、變質(zhì)、裂紋、嵌砂和工件變性等缺陷；第一百六十四頁，共193頁。加工精度高；小直徑孔時，孔的圓柱度可達(dá)0.5-1μm；直線度可達(dá)1μm；中等直徑孔時，孔的圓柱度可達(dá)5μm；外圓柱面時，圓柱度最高可達(dá)0.04μm；尺寸的分散性誤差可在1-3μm范圍內(nèi)。第一百六十五頁，共193頁。加工范圍廣；可加工除鉛以外的所有金屬材料；可加工各類圓柱及圓錐孔，也可加工各類外圓；在極限情況下可加工孔徑1-2000mm，孔深1-2400mm；第一百六十六頁，共193頁。切削效率高；珩磨參加切削的磨粒數(shù)為磨削的100一1000倍，故具有較高的金屬切除率；珩磨閥套類工件孔時，金屬切除率達(dá)80-90mm3／s，其切削效率比研磨高3-8倍。珩磨時以工件孔壁導(dǎo)向，進(jìn)給力由中心均勻壓向孔壁，故只切除較少的余量，使可完成精加工。第一百六十七頁，共193頁。機(jī)床的精度要求低，結(jié)構(gòu)較簡單；精度低：比磨床低1／2-1／7；結(jié)構(gòu)簡