精密和超精密加工技术第7章精密研磨与抛光ppt课件.pptx

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1、7.1研磨7.2抛光7.3精密研磨与抛光的主要工艺因素7.4精密研磨抛光新技术7.5曲面研磨抛光技术2021/8/8第7章精密研磨与抛光2021/8/8在超精密加工中，超精密切削和超精密磨削的实现在很大程度上依赖于加工设备、加工工具以及相关技术的支持，并受到加工原理及环境因素的影响和限制，要实现更高精度的加工十分困难。超精密研磨抛光具有独特的加工原理，对加工设备和环境因素要求不高，可以实现纳米级甚至原子级的加工，已经成为超精密加工技术中一个十分重要的部分。精密研磨与抛光加工涉及的材料：金属材料，硅、砷化镓等半导

2、体材料，蓝宝石、铌酸锂等光电子材料，压电材料，磁性材料，光学材料等。第7章精密研磨与抛光2021/8/81.研磨时磨料的工作状态1）磨粒在工件与研具之间发生滚动，产生滚轧效果；2）磨粒压入到研具表面，用露出的磨粒尖端对工件表面进行刻划，实现微切削加工；3）磨粒对工件表面的滚轧与微量刻划同时作用。一、研磨加工的机理第1节研磨研磨加工：利用硬度比被加工材料更高的微米级磨粒，在硬质研磨盘作用下产生微切削和滚扎作用，实现被加工表面的微量材料去除，使工件的形状、尺寸精度达到要求值，并降低表面粗糙度、减小加工变质层的加工方

3、法。2021/8/82.硬脆材料的研磨一部分磨粒由于研磨压力的作用，嵌入研磨盘表面，用露出的尖端刻划工件表面进行微切削加工；另一部分磨粒则在工件与研磨盘之间发生滚动，产生滚轧效果。在给磨粒加压时，就在硬脆材料加工表面的拉伸应力最大部位产生微裂纹。当纵横交错的裂纹扩展并产生脆性崩碎形成磨屑，达到表面去除的目的。研磨脆硬材料时，要控制产生裂纹的大小和均匀性。通过选择磨粒的粒度及控制粒度的均匀性，可避免产生特别大的加工缺陷。2021/8/83.金属材料的研磨当金属表面用硬度计压头压入时，只在表面产生塑性变形的压坑，不

4、会发生脆性材料那样的破碎和裂纹。研磨时，磨粒的研磨作用相当于极微量切削和磨削时的状态。磨粒是游离状态的，其与工件仅是断续的研磨状态。研磨表面不会产生裂纹。但研磨铝、铜等软质材料时，磨粒会被压入工件材料内，影响表面质量。2021/8/8二、研磨加工特点第1节研磨1.微量切削由于众多磨粒参与研磨，单个磨粒所受载荷很小，控制适当的加工载荷范围，可得到小于1µm的切削深度。2.多刃多向切削磨粒形状不一致，分布随机，有滑动、滚动，可实现多方向切削。2021/8/8二、研磨加工特点第1节研磨3.按进化原理成形当研具与工件接

5、触时，在非强制性研磨压力作用下，能自动地选择局部凸出处进行加工，故仅切除两者凸出处的材料。超精密研磨的加工精度与构成相对运动的机床运动精度几乎无关。加工精度主要由工件与研具间的接触性质和压力特性，以及相对运动轨迹的形态等因素决定。获得理想加工表面要求：1)研具与工件能相互修整；2)尽量使被加工表面上各点的加工痕迹与研磨盘的相对运动轨迹不重复，以减小研具表面的几何形状误差对工件表面形状所引起的“复印”现象，同时减小划痕深度，减小表面粗糙度。3)在保证研具具有理想几何形状的前提下，采用浮动的研磨盒，可以保证加工质量

6、。2021/8/8第2节抛光抛光加工：利用微细磨粒的机械作用和化学作用，在软质抛光工具或化学加工液、电/磁场等辅助作用下，为获得光滑或超光滑表面，减小或完全消除加工变质层，从而获得高表面质量的加工方法。抛光与研磨的区别：磨料。抛光使用1µm以下的微细磨粒。研磨是采用微米级磨粒。研具材料的选择。抛光盘选用沥青、石蜡、合成树脂和人造革、锡等软质金属或非金属材料制成，可根据接触状态自动调整磨粒的切削深度、减缓较大磨粒对加工表面引起的划痕损伤，提高表面质量。研磨采用硬质研磨盘。2021/8/81）以磨粒的微小塑性切削生

7、成切屑，但是它仅利用极少磨粒强制压入产生作用。2）借助磨粒和抛光器与工件流动摩擦使工件表面的凸凹变平。一、抛光加工的机理第2节抛光2021/8/8不管采取什么加工方法，或多或少要在被加工表面上产生加工变质层，加工变质层使工件材质的结构、组织和组成遭到破坏或接近于破坏状态，使工件表面的力学性能、物理化学性能与母体材料不同，进而影响制成元件的性能，因此在超精密研磨抛光中要求变质层越薄越好。硬脆材料研磨后的表面，从表层向里依次为：非晶体层或多晶体层、镶嵌结构层、畸变层和完全结晶结构，从弹塑性力学的角度评价变质层，依次

8、为：极薄的塑性流动层、有异物混入的裂纹层、裂纹层、弹性变形层和母体材料。金属材料研磨后的加工表面变质层与硬脆材料类似。二、研磨、抛光的加工变质层第2节抛光2021/8/8抛光加工后的加工变质层，由表层向里依次为：抛光应力层、经腐蚀出现的二次裂纹应力层、二次裂纹影响层和完全结晶层，整个加工变质层深度约为3μm。并且加工表面越粗，加工变质层深度越大。在加工过程中的化学反应对材料去除和减少加