1、Precision and ultraprecision machiningPrecision and ultraprecision machining第三講第三講 （超）精密磨料加工（超）精密磨料加工http:/ 3-1 何謂固結磨料加工何謂固結磨料加工? ?何謂游離磨料加工何謂游離磨料加工? ?它們各有何特點它們各有何特點? ?適適用于什么場合用于什么場合? ?3-23-2試述超硬磨料磨具試述超硬磨料磨具( (金剛石砂輪、立方氮化硼砂輪金剛石砂輪、立方氮化硼砂輪) )的特點。的特點。超硬磨料磨具為什么會成為精密加工和超精密加工的主要工具超硬磨料磨具為什么會成為精密加工和超精密加工的主要工具

2、之一之一? ?3-3 3-3 在表示普通磨料磨具和超硬磨料磨具的技術性能時，有哪在表示普通磨料磨具和超硬磨料磨具的技術性能時，有哪些技術性能的表示方法相同些技術性能的表示方法相同? ?有哪些技術性能的表示方法不同有哪些技術性能的表示方法不同? ?3-4 3-4 為什么在超硬磨料磨具的結構中一般由磨料層、過渡層和為什么在超硬磨料磨具的結構中一般由磨料層、過渡層和基體三個部分組成基體三個部分組成? ?過渡層起什么作用過渡層起什么作用? ?普通磨料磨具的結構為普通磨料磨具的結構為什么與超硬磨料磨具的結構不同什么與超硬磨料磨具的結構不同? ?3-5 3-5 涂覆磨具在制造技術上的質量關鍵是哪些涂覆磨具

3、在制造技術上的質量關鍵是哪些? ?3-6 3-6 試述近年來涂覆磨具在精密和超精密加工中所占的地位。試述近年來涂覆磨具在精密和超精密加工中所占的地位。3-7 3-7 試述涂覆磨具制造中三種涂覆方法的特點和應用場合。試述涂覆磨具制造中三種涂覆方法的特點和應用場合。3-8 3-8 試從系統工程的角度分析精密磨削的技術關鍵。試從系統工程的角度分析精密磨削的技術關鍵。3-9 3-9 試分析砂輪修整對精密磨削質量的影響。試分析砂輪修整對精密磨削質量的影響。3-10 3-10 精密磨削能獲得高精度和小表面粗糙度表面的主要原因何精密磨削能獲得高精度和小表面粗糙度表面的主要原因何在在? ?3-11 3-11

4、試分析超硬磨料砂輪的各種修整方法的機理特點和應用試分析超硬磨料砂輪的各種修整方法的機理特點和應用范圍。范圍。3-12 3-12 試分析普通磨料砂輪和超硬磨料砂輪在修整機理上的不同。試分析普通磨料砂輪和超硬磨料砂輪在修整機理上的不同。3-13 3-13 在超硬磨料砂輪磨削時如何選用磨削液在超硬磨料砂輪磨削時如何選用磨削液? ?3-14 3-14 超精密磨削的含義是什么超精密磨削的含義是什么? ?鏡面磨削的含義是什么鏡面磨削的含義是什么? ?3-15 3-15 試從系統工程的角度來分析超精密磨削能達到高質量試從系統工程的角度來分析超精密磨削能達到高質量的原因。的原因。3-16 3-16 試分析超硬

5、微粉砂輪超精密磨削的特點。試分析超硬微粉砂輪超精密磨削的特點。3-17 3-17 試比較精密砂輪磨削和精密砂帶磨削的機理特點和試比較精密砂輪磨削和精密砂帶磨削的機理特點和應用范圍。應用范圍。3-18 3-18 比較閉式砂帶磨削和開式砂帶磨削的特點和應用場合。比較閉式砂帶磨削和開式砂帶磨削的特點和應用場合。3-19 3-19 論述接觸輪外緣截面形狀及其結構對砂帶磨削的影響。論述接觸輪外緣截面形狀及其結構對砂帶磨削的影響。3-20 3-20 分析接觸輪外緣材料的種類及其硬度對砂帶磨削的影分析接觸輪外緣材料的種類及其硬度對砂帶磨削的影響。響。3-2l 3-2l 如何處理砂帶磨削時的冷潤與除塵問題如何

6、處理砂帶磨削時的冷潤與除塵問題? ? 金剛石刀具主要是對鋁、銅及其合金等材料金剛石刀具主要是對鋁、銅及其合金等材料進行超精密切削，而對于黑色金屬、硬脆材料的進行超精密切削，而對于黑色金屬、硬脆材料的精密與超精密加工，則主要是應用精密和超精密精密與超精密加工，則主要是應用精密和超精密磨料加工。所謂精密和超精密磨料加工，就是利磨料加工。所謂精密和超精密磨料加工，就是利用細粒度的磨粒和微粉對黑色金屬、硬脆材料等用細粒度的磨粒和微粉對黑色金屬、硬脆材料等進行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。進行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。一、一、精密和超精密磨料加工分類精密和超精密磨料加工分類固結磨

7、料加工固結磨料加工將磨料或微粉與結合劑粘合將磨料或微粉與結合劑粘合在一起，形成一定的形狀并在一起，形成一定的形狀并具有一定強度，再采用燒結、具有一定強度，再采用燒結、粘接、涂敷等方法形成粘接、涂敷等方法形成砂輪、砂條、油石、砂砂輪、砂條、油石、砂帶等磨具。帶等磨具。精密和超精密砂輪磨削精密和超精密砂輪磨削精密砂輪磨削：砂輪的粒度精密砂輪磨削：砂輪的粒度60608080，加，加工精度工精度1m1m，Ra0.025mRa0.025m；超精密砂輪磨削：砂輪的粒度超精密砂輪磨削：砂輪的粒度W40W40W50W50，加工精度加工精度0.1m0.1m， Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m

8、。精密和超精密砂帶磨精密和超精密砂帶磨削削精密砂帶磨削：砂帶粒度精密砂帶磨削：砂帶粒度W63W63W28W28，加，加工精度工精度1m1m，Ra0.025;Ra0.025;超精密砂帶磨削：砂帶粒度超精密砂帶磨削：砂帶粒度W28W28W3W3，加，加工精度工精度0.1m0.1m，Ra0.025Ra0.0250.008m0.008m。一、一、精密和超精密磨料加工分類精密和超精密磨料加工分類游離磨料加工游離磨料加工磨料或微粉不是固結在一起，磨料或微粉不是固結在一起，而是成游離狀態。而是成游離狀態。傳統方法：研磨和拋光傳統方法：研磨和拋光新方法：磁性研磨、彈性發射新方法：磁性研磨、彈性發射加工、液體動

9、力拋光、液中研加工、液體動力拋光、液中研拋、磁流體拋光、擠壓研拋、拋、磁流體拋光、擠壓研拋、噴射加工等。噴射加工等。一、一、精密和超精密磨料加工分類精密和超精密磨料加工分類2、精密和超精密砂輪磨料磨具、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料及其選擇磨料及其選擇普通磨料碳化物系碳化硼碳化硅剛玉系超硬磨料金剛石天然人造立方氮化硼2、精密和超精密砂輪磨料磨具、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料粒度及其選擇磨料粒度及其選擇多選用多選用180180240240普通普通磨料、磨料、170/200170/200325/400325/400超硬磨料的磨粒和各種超硬磨料的磨粒和各種粒度的微粉。粒度的微粉。結合劑及其選擇結合劑及

10、其選擇將磨料粘合在一起，形成一定的形狀，并有將磨料粘合在一起，形成一定的形狀，并有一定的強度。一定的強度。樹脂結合劑、陶瓷結合劑和金屬結合劑樹脂結合劑、陶瓷結合劑和金屬結合劑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，超硬磨具中磨料的普通磨具中磨料的含量用組織表示，超硬磨具中磨料的含量用濃度表示。成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面含量用濃度表示。成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面磨削選用高質量濃度；半精磨、精磨選用細粒度、中質磨削選用高質量濃度；半精磨、精磨選用細粒度、中質量濃度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密量濃度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密磨削選

11、用細粒度、低質量濃度。磨削選用細粒度、低質量濃度。2、精密和超精密砂輪磨料磨具、精密和超精密砂輪磨料磨具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。普通磨具硬度低表示磨粒易脫落。超硬磨具無硬度項指標。超硬磨具無硬度項指標。磨具的強度磨具的強度高速回轉時，抵抗因離心力的作用而自身破高速回轉時，抵抗因離心力的作用而自身破碎的能力。碎的能力。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機床規格和加工情況選擇磨具的形根據機床規格和加工情況選擇磨具的形狀和尺寸。狀和尺寸。基體材料與結合劑有關，金屬結合劑磨基體材料與結合劑有關，金屬結合劑磨具多采用鐵或銅合金；樹脂結合劑磨具具多采

12、用鐵或銅合金；樹脂結合劑磨具采用鋁及合金或電木；陶瓷結合劑磨具采用鋁及合金或電木；陶瓷結合劑磨具多采用陶瓷。多采用陶瓷。3、精密和超精密涂覆磨具、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨具分類涂覆磨具分類涂覆磨具工作條件基底材料形狀耐水干磨復合紙棉布化纖布塑料膜盤狀頁狀卷狀環狀帶狀涂覆磨料及粒度涂覆磨料及粒度棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、鋯棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉黑色碳化硅、綠色碳化硅、剛玉黑色碳化硅、綠色碳化硅、氧化鐵、人造金剛石等。氧化鐵、人造金剛石等。涂覆磨料的粒度無論磨粒還是涂覆磨料的粒度無論磨粒還是微粉，都用微粉，都用P P字粒度號表示。字粒度號表示。粘接劑粘接劑又稱為膠，作用是將砂粒牢固地粘接在

13、基底上。又稱為膠，作用是將砂粒牢固地粘接在基底上。動物膠：皮膠、明膠、骨膠等。用于輕切削的干磨動物膠：皮膠、明膠、骨膠等。用于輕切削的干磨和油磨。和油磨。樹脂：醇酸樹脂、胺基樹脂、尿醛樹脂、酚醛樹脂樹脂：醇酸樹脂、胺基樹脂、尿醛樹脂、酚醛樹脂等。用于難磨材料或復雜形面的磨削或拋光。等。用于難磨材料或復雜形面的磨削或拋光。高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密涂覆磨具涂覆方法涂覆方法重力落砂法重力落砂法涂覆法涂覆法靜電植砂法靜電植砂法三、精密和超精密涂覆磨具三、精密和超精密涂覆磨具一、精密磨削機理一、精密磨削機

14、理(1)微刃的微切削作用微刃的微切削作用(2)微刃的等高切削作用微刃的等高切削作用(3)微刃的滑擠、摩擦、拋光作用微刃的滑擠、摩擦、拋光作用二、精密磨削砂輪選擇二、精密磨削砂輪選擇 精密磨削使所用砂輪的選擇以易產生和保持微刃精密磨削使所用砂輪的選擇以易產生和保持微刃及其等高性為原則。及其等高性為原則。 磨削鋼件及鑄鐵件時，采用剛玉磨料較好，單晶磨削鋼件及鑄鐵件時，采用剛玉磨料較好，單晶剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應用最普遍。剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應用最普遍。 砂輪的粒度可選擇粗粒度和細粒度兩類。砂輪的粒度可選擇粗粒度和細粒度兩類。 結合劑選擇樹脂較好，加入石墨填料加強摩擦拋結合劑選擇樹脂較好，加

15、入石墨填料加強摩擦拋光作用。光作用。三、精密磨削時砂輪的修整三、精密磨削時砂輪的修整砂輪修整是精密磨削的關鍵，有單粒金剛石修整、砂輪修整是精密磨削的關鍵，有單粒金剛石修整、金剛石粉末燒結型修整器修整和金剛石超聲波修金剛石粉末燒結型修整器修整和金剛石超聲波修整等。整等。砂輪的修整用量有修整導程、修整深度、修整次砂輪的修整用量有修整導程、修整深度、修整次數和光修次數。修整導程（縱向進給量）為數和光修次數。修整導程（縱向進給量）為1015mm/min，修整深度為，修整深度為2.5m/m/單行程，精修次單行程，精修次數數2 23 3次，光修次數次，光修次數1 1次單行程。次單行程。四、精密磨床四、精密

16、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：主要有砂輪主軸回轉精度和導軌平直度，、高幾何精度：主要有砂輪主軸回轉精度和導軌平直度，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。動靜壓組合軸承。 2 2、低速進給運動的穩定性：要求無爬行和沖擊現象，能、低速進給運動的穩定性：要求無爬行和沖擊現象，能平穩工作。特殊設計液壓系統，采取排除空氣、低流量節流平穩工作。特殊設計液壓系統，采取排除空氣、低流量節流閥、工作臺導軌壓力潤滑。閥、工作臺導軌壓力

17、潤滑。 3 3、減少振動、減少振動 1 1）電動機的轉子應進行動平衡，電動機與砂輪架之間進）電動機的轉子應進行動平衡，電動機與砂輪架之間進行隔振；行隔振； 2 2）砂輪要進行動平衡；）砂輪要進行動平衡； 3 3）精密磨床最好安裝在防振地基上。）精密磨床最好安裝在防振地基上。五、磨削用量五、磨削用量砂輪速度砂輪速度一般在一般在151530m/s30m/s一般在一般在6 612m/min12m/min工作速度工作速度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0.060.060.5mm/r0.5mm/r橫向進給量（吃刀量）橫向進給量（吃刀量）一般取一般取

18、m/2.5m/單行程單行程橫向進給次數橫向進給次數一般約一般約2 23 3次（單行程）次（單行程）光磨（無火花磨削）光磨（無火花磨削）粗粒度砂輪精細修整后，光磨次數采用粗粒度砂輪精細修整后，光磨次數采用5 58 8次次細粒度砂輪精細修整后，光磨次數采用細粒度砂輪精細修整后，光磨次數采用10102525次。次。一、超硬磨料砂輪磨削特點一、超硬磨料砂輪磨削特點 1 1）可加工各種高硬度、高脆性金屬材料和非金屬材料，如）可加工各種高硬度、高脆性金屬材料和非金屬材料，如硬質合金、陶瓷、玻璃、半導體、石材等。立方氮化硼砂輪硬質合金、陶瓷、玻璃、半導體、石材等。立方氮化硼砂輪磨削時，熱穩

19、定性好，化學惰性強，不易與鐵素元素產生親磨削時，熱穩定性好，化學惰性強，不易與鐵素元素產生親和作用和化學反應，加工黑色金屬時，有較高的耐磨性。和作用和化學反應，加工黑色金屬時，有較高的耐磨性。 2 2）磨削能力強，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸）磨削能力強，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及實現加工自動化。及實現加工自動化。 3 3）磨削力小，磨削溫度低，加工表面質量好，無燒傷、裂）磨削力小，磨削溫度低，加工表面質量好，無燒傷、裂紋和組織變化。紋和組織變化。 4 4）磨削效率高。）磨削效率高。 5 5）綜合成本低。）綜合成本低。整形整形對砂輪進行微量切削，使砂對砂輪進行微量切削，使砂

20、輪達到所要求的幾何形狀精輪達到所要求的幾何形狀精度，并使磨料尖端細微破碎，度，并使磨料尖端細微破碎，形成鋒利的磨削刃。形成鋒利的磨削刃。修銳修銳去除磨粒間的結合劑，使磨去除磨粒間的結合劑，使磨粒間有一定的容屑空間，并粒間有一定的容屑空間，并使磨刃突出于結合劑之外，使磨刃突出于結合劑之外，形成切削刃。形成切削刃。二、超硬磨料砂輪修整二、超硬磨料砂輪修整二、超硬磨料砂輪修整二、超硬磨料砂輪修整車削法車削法用單點、聚晶金剛石筆，修整片等車用單點、聚晶金剛石筆，修整片等車削金剛石砂輪達到修整目的。削金剛石砂輪達到修整目的。磨削法磨削法用普通磨料砂輪或砂塊與超硬磨料砂輪用普通磨料砂輪或砂塊與超硬磨料砂輪

21、對磨對磨進行修整，進行修整，普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂輪上的樹脂、陶普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂輪上的樹脂、陶瓷、金屬結合劑，致使超硬磨粒就會脫落。目前最為廣瓷、金屬結合劑，致使超硬磨粒就會脫落。目前最為廣泛采用的修整法。泛采用的修整法。二、超硬磨料砂輪修整二、超硬磨料砂輪修整滾壓擠軋法滾壓擠軋法用碳化硅、剛玉、硬質合金或鋼鐵等制成修整輪，用碳化硅、剛玉、硬質合金或鋼鐵等制成修整輪，與超硬磨料砂輪在一定壓力下進行與超硬磨料砂輪在一定壓力下進行自由對滾自由對滾，使，使結合劑破裂形成容屑空間，并使超硬磨粒表面崩結合劑破裂形成容屑空間，并使超硬磨粒表面崩碎形成微刃。加入碳化硅、剛玉等游

22、離磨料，依碎形成微刃。加入碳化硅、剛玉等游離磨料，依靠游離磨料擠軋作用進行修銳。靠游離磨料擠軋作用進行修銳。二、超硬磨料砂輪修整二、超硬磨料砂輪修整噴射法噴射法碳化硅和剛玉二、超硬磨料砂輪修整二、超硬磨料砂輪修整電加工法電加工法電解修整法電解修整法利用電化學腐蝕作用利用電化學腐蝕作用蝕除金屬結合劑，多蝕除金屬結合劑，多用于金屬結合劑砂輪用于金屬結合劑砂輪的修銳，非金屬結合的修銳，非金屬結合劑砂輪無效。劑砂輪無效。二、超硬磨料砂輪修整二、超硬磨料砂輪修整電火花修整法電火花修整法電火花放電加工，適電火花放電加工，適用于各種金屬結合劑用于各種金屬結合劑砂輪。若在結合劑中砂輪。若在結合劑中加入石墨粉，

23、可用于加入石墨粉，可用于樹脂、陶瓷結合劑砂樹脂、陶瓷結合劑砂輪。既可整形，又可輪。既可整形，又可修銳。修銳。二、超硬磨料砂輪修整二、超硬磨料砂輪修整超聲波振動修整法超聲波振動修整法用受激振動的用受激振動的簧片或超聲波簧片或超聲波振動頭驅動的振動頭驅動的幅板作為修整幅板作為修整器，并在砂輪器，并在砂輪和修整器間放和修整器間放入游離磨料撞入游離磨料撞擊砂輪的結合擊砂輪的結合劑，使超硬磨劑，使超硬磨粒突出結合劑。粒突出結合劑。三、超硬磨料砂輪磨床三、超硬磨料砂輪磨床超精密磨削對磨床的要求：超精密磨削對磨床的要求：1 1）要求磨床的精度較高，砂輪主軸回轉精度其徑向跳動）要求磨床的精度較高，砂輪主軸回轉

24、精度其徑向跳動應應0.01mm0.01mm，端面圓跳動，端面圓跳動0.005mm0.005mm。2 2）比普通磨床剛度提高）比普通磨床剛度提高5050左右。左右。3 3）進給系統精度高、進給速度均勻準確，縱向進給速度）進給系統精度高、進給速度均勻準確，縱向進給速度最小可達最小可達0.3m/min0.3m/min，橫向進給最小可達，橫向進給最小可達0.0010.0010.002mm/0.002mm/單行程。單行程。4 4）各運動件和主軸回轉部分、進給運動導軌部分有可靠）各運動件和主軸回轉部分、進給運動導軌部分有可靠的密封。的密封。5 5）有比較完善的磨削液處理系統。）有比較完善的磨削液處理系統。

25、6 6）采取相應的防振、隔振措施。）采取相應的防振、隔振措施。四、超硬磨料砂輪磨削工藝四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量磨削用量磨削速度磨削速度人造金剛石砂輪的磨削速度為人造金剛石砂輪的磨削速度為12123030m/s，立，立方氮化硼砂輪的磨削速度為方氮化硼砂輪的磨削速度為45456060m/s.磨削深度磨削深度工件速度工件速度一般為一般為101020m/min20m/min縱向進給縱向進給速度速度一般在一般在0.450.451.5m/min1.5m/min磨削深度為磨削深度為0.0020.0020.01mm0.01mm四、超硬磨料砂輪磨削工藝四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削液磨削液磨削液的作用磨削

26、液的作用磨削液的種類磨削液的種類和組成和組成降低磨削溫度，減少磨削力，改善磨削降低磨削溫度，減少磨削力，改善磨削表面質量，提高磨削效率和砂輪壽命。表面質量，提高磨削效率和砂輪壽命。潤滑、冷卻、清洗性能，尚有滲透性、潤滑、冷卻、清洗性能，尚有滲透性、防銹性、防腐性、防火性、切削性和極防銹性、防腐性、防火性、切削性和極壓性等壓性等油性液：成分是礦物油，如機油、輕質油性液：成分是礦物油，如機油、輕質柴油、煤油，加入脂肪油和添加劑。柴油、煤油，加入脂肪油和添加劑。水溶性液：成分是水，如乳化液、無機水溶性液：成分是水，如乳化液、無機鹽水溶液和化學合成液等。鹽水溶液和化學合成液等。金剛石砂輪磨削時常用油性

27、液和水溶性金剛石砂輪磨削時常用油性液和水溶性液，立方氮化硼砂輪磨削時用油性液。液，立方氮化硼砂輪磨削時用油性液。五、超硬磨料砂輪的平衡五、超硬磨料砂輪的平衡靜平衡靜平衡動平衡動平衡 力矩平衡，用于窄砂輪的平衡，是在一個平面上的平衡。（1）機外靜平衡架上平衡（2）機上動態平衡（3）機外動態平衡力偶平衡，用于寬砂輪和多砂輪軸的平衡。一般在動平衡機上進行。一、超精密磨削和鏡面磨削一、超精密磨削和鏡面磨削超精密磨削的加工精度達超精密磨削的加工精度達到或高于到或高于0.1m0.1m，表面粗，表面粗糙度低于糙度低于0.025m0.025m，是一，是一種亞微米級的加工方法；種亞微米級的加工方法；對于鋼、鐵材

28、料和陶瓷、對于鋼、鐵材料和陶瓷、玻璃等硬脆材料是一種重玻璃等硬脆材料是一種重要的加工方法。鏡面磨削要的加工方法。鏡面磨削加工表面粗糙度達到加工表面粗糙度達到0.020.020.01m0.01m。 超精密磨削的特點：超精密磨削的特點：1）超精密磨削是一種超微量去除加工）超精密磨削是一種超微量去除加工2）超精密磨削是一個高精度、高穩定）超精密磨削是一個高精度、高穩定 性的系統工程性的系統工程3）超精密磨床是超精密磨削的關鍵）超精密磨床是超精密磨削的關鍵二、超精密磨削機理二、超精密磨削機理磨削加工過程磨削加工過程單顆粒磨削單顆粒磨削1）磨粒是一顆具有彈性支承（結合）磨粒是一顆具有彈性支承（結合劑）的

29、和大負前角切削刃的彈性體。劑）的和大負前角切削刃的彈性體。2）磨粒切削刃的切入深度是從零開）磨粒切削刃的切入深度是從零開始逐漸增加，到達最大值再逐漸減始逐漸增加，到達最大值再逐漸減少，最后到零。少，最后到零。3）磨粒磨削時在工件的接觸過程中，）磨粒磨削時在工件的接觸過程中，開始是彈性區，繼而塑性區、切削區、開始是彈性區，繼而塑性區、切削區、塑性區，最后是彈性區。塑性區，最后是彈性區。4）超精密磨削時有微切削作用、塑性）超精密磨削時有微切削作用、塑性流動和彈性破壞作用，同時還有滑擦流動和彈性破壞作用，同時還有滑擦作用。作用。磨削加工過程磨削加工過程 磨削加工是無數磨粒的連續磨削。加工的實質是工件

30、被磨削的磨削加工是無數磨粒的連續磨削。加工的實質是工件被磨削的表層，在無數磨粒瞬間的擠壓，摩擦作用下產生變形，而后轉為磨表層，在無數磨粒瞬間的擠壓，摩擦作用下產生變形，而后轉為磨屑，并形成光潔表面的過程。屑，并形成光潔表面的過程。 磨削過程可分為：三個階段，砂輪表面的磨粒與工件材料接觸，磨削過程可分為：三個階段，砂輪表面的磨粒與工件材料接觸，發生彈性變形，磨粒繼續切入工件（切削深度增加），工件材料進發生彈性變形，磨粒繼續切入工件（切削深度增加），工件材料進入塑性階段，材料晶粒發生滑移。塑性變形不斷增大，當力達到工入塑性階段，材料晶粒發生滑移。塑性變形不斷增大，當力達到工件的強度極限時，被磨削層

31、材料產生擠裂，即進入切削階段，最后件的強度極限時，被磨削層材料產生擠裂，即進入切削階段，最后被切離。當磨削切入量達到最大值后，逐漸減少，最后到零，同時被切離。當磨削切入量達到最大值后，逐漸減少，最后到零，同時經歷塑性區和彈性區。經歷塑性區和彈性區。 二、超精密磨削機理二、超精密磨削機理三、超精密磨床三、超精密磨床超精密磨床的特點超精密磨床的特點 （1 1）高精度）高精度 尺寸精度：尺寸精度：0.250.25 0.50.5 圓度：圓度：0.1m 圓柱度：圓柱度：2500025000：0.250.2550005000：1 1m 表面粗糙度：表面粗糙度：0.0060.0060.

32、010.01m （2 2）高剛度）高剛度 剛度值一般應在剛度值一般應在200N/200N/m以上以上 （3 3）高穩定性）高穩定性 （4 4）微進給裝置）微進給裝置 使砂輪獲得行程為使砂輪獲得行程為2 25050m，位移精度為，位移精度為0.020.020.20.2m， 分辨率達分辨率達 0.010.010.10.1m。 （5 5）計算機數控）計算機數控三、超精密磨床三、超精密磨床超精密磨床的結構超精密磨床的結構 超精密磨床在結構上的發展趨勢：超精密磨床在結構上的發展趨勢：（1 1）主軸軸承由動壓向動靜壓和）主軸軸承由動壓向動靜壓和 靜壓發展，由液體靜壓發展，由液體 靜壓向空氣靜壓發展。靜壓向

33、空氣靜壓發展。（2 2）多采用空氣靜壓導軌，也有采用精密研磨配制）多采用空氣靜壓導軌，也有采用精密研磨配制 的鑲鋼滑動導軌。的鑲鋼滑動導軌。（3 3）床身、工作臺等逐漸采用穩定性好的天然或人）床身、工作臺等逐漸采用穩定性好的天然或人 造花崗巖。造花崗巖。（4 4）整個機床采用對稱結構、密封結構、淋浴結構）整個機床采用對稱結構、密封結構、淋浴結構 等熱穩定性措施。等熱穩定性措施。三、超精密磨床三、超精密磨床超精密磨削工藝超精密磨削工藝 砂輪線速度：砂輪線速度：1860m/min1860m/min 工件線速度：工件線速度：4 410m/min10m/min 工作臺縱向進給速度工作臺縱向進給速度;5

34、0;50100mm/min100mm/min 磨削深度：磨削深度：0.50.51 1m 磨削橫進給次數：磨削橫進給次數：2 24 4次次 無火花磨削次數：無火花磨削次數：3 35 5次次 磨削余量：磨削余量：2 25 5m接觸輪接觸輪硬磁盤硬磁盤裝在主軸真裝在主軸真空吸盤上空吸盤上砂帶磨削示意圖砂帶磨削示意圖V砂帶砂帶砂帶輪砂帶輪卷帶輪卷帶輪F-徑向進給徑向進給f-徑向振動徑向振動砂帶磨削方式砂帶磨削方式閉式砂帶磨削閉式砂帶磨削開式砂帶磨削開式砂帶磨削采用無接頭或有接頭的采用無接頭或有接頭的環形砂帶環形砂帶，通過張，通過張緊輪撐緊，由電動機通過接觸輪帶動砂帶緊輪撐緊，由電動機通過接觸輪帶動砂帶

35、高速回轉，工件回轉，砂帶頭架或工作臺高速回轉，工件回轉，砂帶頭架或工作臺縱向及橫向進給運動，從而對工件進行磨縱向及橫向進給運動，從而對工件進行磨削。削。采用采用成卷砂帶成卷砂帶，由電動機經減速機構通過，由電動機經減速機構通過卷帶輪帶動砂帶作極緩慢的移動，砂帶繞卷帶輪帶動砂帶作極緩慢的移動，砂帶繞過接觸輪并以一定的工作壓力與工件被加過接觸輪并以一定的工作壓力與工件被加工表面接觸，工件回轉，砂帶頭架或工作工表面接觸，工件回轉，砂帶頭架或工作臺縱向及橫向進給，從而對工件進行磨削。臺縱向及橫向進給，從而對工件進行磨削。砂帶在磨削過程中的連續緩慢移動，砂帶在磨削過程中的連續緩慢移動，切削切削區不斷出現新

36、砂粒區不斷出現新砂粒，磨削質量高且穩定，磨削質量高且穩定，磨削效果好磨削效果好一、砂帶磨削方式、特點和應用一、砂帶磨削方式、特點和應用閉式砂閉式砂帶磨削帶磨削砂帶磨削分類：砂帶磨削分類：按砂帶與工件按砂帶與工件接觸形式分為接觸形式分為接觸輪式、支接觸輪式、支承板（輪）式、承板（輪）式、自由浮動接自由浮動接觸式和自由接觸式和自由接觸式。觸式。按加工表面類按加工表面類型分為外圓、型分為外圓、內圓、平面、內圓、平面、成形表面等。成形表面等。開式砂開式砂帶磨削帶磨削一、砂帶磨削方式、特點和應用一、砂帶磨削方式、特點和應用砂帶磨削特點砂帶磨削特點1 1）砂帶與工件是柔性接觸，磨粒載荷小而均勻，砂帶磨削）

37、砂帶與工件是柔性接觸，磨粒載荷小而均勻，砂帶磨削 工件表面質量高，表面粗糙度可達工件表面質量高，表面粗糙度可達0.050.050.01m0.01m， 又稱又稱“彈性彈性”磨削。磨削。2 2）靜電植砂法是磨粒具有方向性，力、熱作用小，有較好）靜電植砂法是磨粒具有方向性，力、熱作用小，有較好 的切削性，有效地減小了工件變形和表面燒傷。工件的的切削性，有效地減小了工件變形和表面燒傷。工件的 尺寸精度可達尺寸精度可達5 50.5m0.5m，平面度可達，平面度可達1m1m。又有。又有“冷態冷態” 磨削之稱。磨削之稱。3 3）砂帶磨削效率高，無需修整。）砂帶磨削效率高，無需修整。4 4）砂帶制作簡單方便，

38、無燒結、動平衡等問題，價格也便）砂帶制作簡單方便，無燒結、動平衡等問題，價格也便 宜，砂帶磨削設備結構簡單。宜，砂帶磨削設備結構簡單。5 5）砂帶磨削有廣闊的工藝性和應用范圍、很強的適應性。）砂帶磨削有廣闊的工藝性和應用范圍、很強的適應性。一、砂帶磨削方式、特點和應用一、砂帶磨削方式、特點和應用砂帶磨削特點砂帶磨削特點 砂帶研拋加工：開式砂帶磨削方式，用細粒度砂粒聚酯砂帶研拋加工：開式砂帶磨削方式，用細粒度砂粒聚酯薄膜基底砂帶。薄膜基底砂帶。1 1）接觸輪外緣材料為橡膠、塑料時，加工時的拋光作用強；）接觸輪外緣材料為橡膠、塑料時，加工時的拋光作用強；2 2）接觸輪外緣材料為鋼鐵、銅、膠木時，加

39、工時的研磨作）接觸輪外緣材料為鋼鐵、銅、膠木時，加工時的研磨作 用強；用強；3 3）接觸輪外緣材料為半軟半硬時，加工時研磨、拋光兼有。）接觸輪外緣材料為半軟半硬時，加工時研磨、拋光兼有。缺點：砂帶磨削不能加工窄退刀槽的階梯軸、階梯孔、缺點：砂帶磨削不能加工窄退刀槽的階梯軸、階梯孔、盲孔、小孔、齒輪等，對形狀和位置精度要求高的也盲孔、小孔、齒輪等，對形狀和位置精度要求高的也不如精密砂輪磨削。不如精密砂輪磨削。二、砂帶磨削機理二、砂帶磨削機理 砂帶磨削時，彈性變形區的砂帶磨削時，彈性變形區的面積較大，使磨粒承受的載荷大面積較大，使磨粒承受的載荷大大減小，載荷值也較均勻，且有大減小，載荷值也較均勻，

40、且有減振作用。砂帶磨削時材料的塑減振作用。砂帶磨削時材料的塑性變形和摩擦力均較砂輪磨削時性變形和摩擦力均較砂輪磨削時減小，力和熱的作用降低，工件減小，力和熱的作用降低，工件溫度降低。砂帶粒度均勻、等高溫度降低。砂帶粒度均勻、等高性好，磨粒尖刃向上，有方向性，性好，磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃間隔長，切屑不易堵塞，且切削刃間隔長，切屑不易堵塞，有較好的切削性。有較好的切削性。 砂帶磨削兼有磨削、研磨和砂帶磨削兼有磨削、研磨和拋光的綜合作用，是一種復合加拋光的綜合作用，是一種復合加工。工。三、精密砂帶磨床和砂帶頭架三、精密砂帶磨床和砂帶頭架砂帶磨削頭架砂帶磨削頭架閉式磨閉式磨削頭架削頭架組成：

41、組成：接觸輪（或接觸輪（或支撐板）、支撐板）、主動輪、主動輪、張緊輪、張緊輪、張緊機構、張緊機構、調偏機構、調偏機構、電動機、電動機、基座等。基座等。開式磨開式磨削頭架削頭架組成：組成：卷帶輪、卷帶輪、接觸輪、接觸輪、砂帶輪、砂帶輪、電動機、電動機、基座等。基座等。砂帶振動磨削砂帶振動磨削 開式砂帶磨削和振動疊加的復合加工。開式砂帶磨削和振動疊加的復合加工。1)1)在開式砂帶磨削時，振動可彌補工件不能高速運動在開式砂帶磨削時，振動可彌補工件不能高速運動 時效率下降，使加工效率大大提高。時效率下降，使加工效率大大提高。2 2）振動的疊加可以形成復雜而又不重復地磨削軌跡，）振動的疊加可以形成復雜而

42、又不重復地磨削軌跡， 形成網狀紋，有利于降低表面粗糙度，得到很低的形成網狀紋，有利于降低表面粗糙度，得到很低的 粗糙度值加工表面。粗糙度值加工表面。3 3）可采用干式磨削，加工表面不易出現劃痕。）可采用干式磨削，加工表面不易出現劃痕。4 4）對寬砂帶，沿接觸輪軸向振動可使砂帶不跑偏和）對寬砂帶，沿接觸輪軸向振動可使砂帶不跑偏和 磨損均勻。磨損均勻。三、精密砂帶磨床和砂帶頭架三、精密砂帶磨床和砂帶頭架接觸輪接觸輪三、精密砂帶磨床和砂帶頭架三、精密砂帶磨床和砂帶頭架接觸輪的選用原則接觸輪的選用原則（1 1）接觸輪的硬度越大，加工表面粗糙度越大；）接觸輪的硬度越大，加工表面粗糙度越大；（2 2）除軟

43、質接觸輪因超速而發生硬化外，速度高，所）除軟質接觸輪因超速而發生硬化外，速度高，所 獲得的表面粗糙度就低；獲得的表面粗糙度就低；（3 3）鋸齒形接觸輪與表面平滑的接觸輪相比，砂帶的）鋸齒形接觸輪與表面平滑的接觸輪相比，砂帶的 使用壽命要長；使用壽命要長；（4 4）在加工工件的硬度一定時，硬質接觸輪比軟質接）在加工工件的硬度一定時，硬質接觸輪比軟質接 觸輪的切削量大。觸輪的切削量大。 其他元件：主動輪、張緊輪及張緊機構、調偏機構、其他元件：主動輪、張緊輪及張緊機構、調偏機構、振蕩機構。振蕩機構。四、精密砂帶磨削工藝四、精密砂帶磨削工藝砂帶磨削用量選擇砂帶磨削用量選擇砂帶速度砂帶速度對閉式磨削，粗

44、磨時為對閉式磨削，粗磨時為12122020m/s，精磨為，精磨為25253030m/s.工件速度工件速度粗磨選粗磨選202030m/min30m/min，精磨選，精磨選20m/min20m/min以下以下縱向進給量縱向進給量及磨削深度及磨削深度粗磨時，縱向進給量為粗磨時，縱向進給量為0mm/r3.00mm/r，磨削，磨削深度為深度為0.050.050.10mm0.10mm，精磨時，縱向進給量為，精磨時，縱向進給量為0mm/r2.00mm/r，磨削深度為，磨削深度為0.010.010.05mm0.05mm。接觸壓力接觸壓力一般選取一般選取5050300N3

45、00N四、精密砂帶磨削工藝四、精密砂帶磨削工藝砂帶選擇及其修整砂帶選擇及其修整滾壓法滾壓法對磨法對磨法預磨法預磨法使砂帶通過一對有相應間隙的淬火鋼制平滑滾使砂帶通過一對有相應間隙的淬火鋼制平滑滾輪，砂帶受壓將凸出磨粒壓平而獲得等高性。輪，砂帶受壓將凸出磨粒壓平而獲得等高性。用一細粒度砂帶與欲用的新砂帶對磨，將其凸用一細粒度砂帶與欲用的新砂帶對磨，將其凸出磨粒修整掉。出磨粒修整掉。將新砂帶使用一段時間后，待砂帶處于正常磨將新砂帶使用一段時間后，待砂帶處于正常磨損的最佳階段時備用。損的最佳階段時備用。四、精密砂帶磨削工藝四、精密砂帶磨削工藝磨削液與干磨削液與干磨劑的選擇磨劑的選擇四、精密砂帶磨削工

46、藝四、精密砂帶磨削工藝砂帶磨削砂帶磨削的除塵的除塵無論是濕磨還是干磨，無論是在砂帶磨床還是在普通磨床上利用砂帶磨削頭架磨削，都應設有吸塵和集塵裝置。游離磨料加工游離磨料加工1.1. 研磨：研磨：工件、磨料工件、磨料( (較粗較粗) )、研具、研具( (硬質硬質) )、相對運動、相對運動2.2. 拋光：拋光：工件、磨料工件、磨料( (較細較細) )、拋光器、拋光器( (軟質軟質) )、相對運動、相對運動3.3. 注重加工表面質量注重加工表面質量( (表面變質層：組織結構、應力、應表面變質層：組織結構、應力、應變、表面硬度、表面粗糙度、殘余應力、表面裂紋、變、表面硬度、表面粗糙度、殘余應力、表面裂

47、紋、表面成分等表面成分等) )4.4. 磨料在工件和研具之間進行轉動；研具面支撐磨料研磨料在工件和研具之間進行轉動；研具面支撐磨料研磨加工磨加工1.1. 研磨方法研磨方法( (單面、雙面、旋轉、往復單面、雙面、旋轉、往復) )；2.2. 研具研具( (鑄鐵、軟布、樹脂、橡膠、塑料鑄鐵、軟布、樹脂、橡膠、塑料) )；3.3. 磨粒磨粒( (種類、粗細種類、粗細) )；4.4. 環境環境( (溫度溫度) )；壓力；速度等；壓力；速度等影響研磨和拋光影響研磨和拋光 的主要工藝因素的主要工藝因素利用研磨工具和研磨劑，從工件表面磨利用研磨工具和研磨劑，從工件表面磨去一層極薄的工件材料的精整加工方法去一層

48、極薄的工件材料的精整加工方法研磨是在良好的預加工基礎上對工件進研磨是在良好的預加工基礎上對工件進行微量切削的，尺寸誤差和形狀誤差可行微量切削的，尺寸誤差和形狀誤差可達達0.1-0.3m，Ra為為0.025m以下。以下。研磨劑由磨料、研磨液及輔料調配而成研磨劑由磨料、研磨液及輔料調配而成研磨余量一般為研磨余量一般為0.010.03mm 研磨加工機理研磨加工機理研磨加工，通常是在剛性研具研磨加工，通常是在剛性研具（如鑄鐵、錫、鋁等軟如鑄鐵、錫、鋁等軟金屬或硬木、塑料等）里注入金屬或硬木、塑料等）里注入 l lm至十幾微米大小的至十幾微米大小的氧化鋁和碳化硅等磨料，在一定壓力下，通過研具與氧化鋁和碳

49、化硅等磨料，在一定壓力下，通過研具與工件的相對運動，借助磨粒的微切削作用，除去微量工件的相對運動，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以達到的工件材料，以達到髙髙的幾何精度和優良的表面粗的幾何精度和優良的表面粗 糙度。糙度。研磨研磨時磨料的工作狀態研磨時磨料的工作狀態1 1）磨粒在工件與研具之間發生滾）磨粒在工件與研具之間發生滾動，產生滾軋效果；動，產生滾軋效果；2 2）磨粒壓入到研具表面，用露出）磨粒壓入到研具表面，用露出的磨粒尖端對工件表面進行刻劃，的磨粒尖端對工件表面進行刻劃，實現微切削加工；實現微切削加工；3 3）磨粒對工件表面的滾軋與微量）磨粒對工件表面的滾軋與微量刻劃同時作用

50、。刻劃同時作用。研磨加工機理研磨加工機理l平面、圓柱面、圓錐平面、圓柱面、圓錐面、螺紋、齒面、配面、螺紋、齒面、配合面合面 l精密零件的終加工，精密零件的終加工，如量塊、鋼球、光學如量塊、鋼球、光學元件、半導體晶體元件、半導體晶體 工藝特點 應用 研磨加工特點及應用研磨加工特點及應用利用珩磨工具對工件表面施加一定壓力，珩利用珩磨工具對工件表面施加一定壓力，珩磨工具同時作相對旋轉和直線往復運動，磨磨工具同時作相對旋轉和直線往復運動，磨除工件表面極小余量的一種精整加工方法除工件表面極小余量的一種精整加工方法 多在精磨或精鏜的基礎上在珩磨機上進行，多在精磨或精鏜的基礎上在珩磨機上進行，單件小批量生產

51、也可在立式鉆床上進行單件小批量生產也可在立式鉆床上進行 多用于加工圓柱孔多用于加工圓柱孔 珩磨余量一般為珩磨余量一般為0.020.15mm（鑄鐵）或（鑄鐵）或0.005 0.08mm（鋼件）。磨削軌跡應成均勻而不重復（鋼件）。磨削軌跡應成均勻而不重復的交叉網紋的交叉網紋 原理 生產效率高，加工余量比生產效率高，加工余量比研磨大研磨大尺寸精度和形狀精度高尺寸精度和形狀精度高 ， Ra0.2 0.05um不能提高位置精度不能提高位置精度 珩磨表面耐磨珩磨表面耐磨珩磨頭結構復雜珩磨頭結構復雜l主要用于大孔、深孔主要用于大孔、深孔的精整加工的精整加工l大批大量生產和單件大批大量生產和單件小批生產中都有

52、應用小批生產中都有應用 工藝特點 應用 超級光磨 超級光磨 u只能切除微觀凸鋒，一般不留或只留很小的加工余量只能切除微觀凸鋒，一般不留或只留很小的加工余量（0.0030.0030.01mm0.01mm）。加工）。加工R Ra a可小于可小于0.0120.012m m，表面質量高。，表面質量高。u加工余量小，生產率高。加工余量小，生產率高。u常用于大批大量生產中加工曲軸、凸輪軸的軸頸外圓、飛輪、常用于大批大量生產中加工曲軸、凸輪軸的軸頸外圓、飛輪、離合器盤的端平面以及滾動軸承的滾道等。離合器盤的端平面以及滾動軸承的滾道等。 用涂有拋光膏的軟輪（即拋光輪）高速旋轉用涂有拋光膏的軟輪（即拋光輪）高速

53、旋轉對工件進行微弱切削，從而降低工件表面粗對工件進行微弱切削，從而降低工件表面粗糙度，提高光亮度的一種光整加工方法糙度，提高光亮度的一種光整加工方法 軟輪用皮革、毛氈、帆布等材料疊制而成，軟輪用皮革、毛氈、帆布等材料疊制而成，具有一定的彈性，以便工作時能按工件表面具有一定的彈性，以便工作時能按工件表面形狀變形，增大拋光面積或加工曲面。拋光形狀變形，增大拋光面積或加工曲面。拋光膏由較軟的磨料（氧化鐵、氧化鉻等）和油膏由較軟的磨料（氧化鐵、氧化鉻等）和油脂（油酸、硬脂酸、石蠟、煤油等）調制而脂（油酸、硬脂酸、石蠟、煤油等）調制而成成 拋光時線速度一般為拋光時線速度一般為3050m/s。軟輪與。軟輪

54、與工件之間應有一定壓力工件之間應有一定壓力一般在磨削或精車、精銑、精刨的基一般在磨削或精車、精銑、精刨的基礎上進行，不留加工余量礎上進行，不留加工余量拋光后拋光后R Ra a可達可達0.10.0120.10.012m m，并可，并可明顯地增加光亮度明顯地增加光亮度不能提高尺寸精度、形狀精度和位置精度不能提高尺寸精度、形狀精度和位置精度容易對曲面進行加工，多用于表面的修飾加工及電鍍容易對曲面進行加工，多用于表面的修飾加工及電鍍前的預加工。前的預加工。 橡皮砂輪拋光磨頭橡皮砂輪拋光磨頭 拋光拋光超級光磨超級光磨研磨研磨珩磨珩磨加工質量加工質量提高光提高光亮程度亮程度降低降低 Ra既降低既降低 Ra，又提高，又提高尺寸、形狀精度尺寸、形狀精度應用范圍應用范圍加工各種表面加工各種表面孔孔工具設備工具設備簡單簡單稍復雜稍復雜復雜復雜生產效率生產效率高高低低較高較高精密研磨拋光新技術精密研磨拋光新技術拋光拋光方法方法化學化學機械機械拋光拋光化學化學拋光拋光水合水合拋光拋光無污無污染拋染拋光光水面水面滑行滑行拋光拋光懸浮懸浮拋光拋光彈性彈性發射發射加工加工磁流磁流體拋體拋光光電泳電泳拋光拋光磁性磁性磨料磨料拋光拋光加工加工介質介質軟質軟質磨粒磨粒化學化學溶液溶液過熱過熱水蒸水蒸汽汽純水純水化學化學溶液溶液軟質軟質磨粒磨粒軟質軟質