精密和超精密加工技术课件.ppt

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1、1、精密和超精密磨削加工基础2、超硬材料砂轮及修整3、在线电解磨削技术4、脆性材料精密磨削精密和超精密磨削技术精密和超精密磨削：通常是指加工精度1～0.1μm，表面粗糙度低于Ra0.2～0.025μm的表面磨削方法。镜面磨削：一般是指加工表面粗糙度达到Ra0.02～0.01μm，磨削表面光泽如镜的磨削方法。镜面磨削对加工精度要求不很明确，主要强调表面粗糙度要求。1、精密和超精密磨削加工基础精密、超精密磨削、镜面磨削形成的零散刻痕将磨料或微粉与结合剂粘合在一起，形成一定的形状并具有一定强度，再采用烧结、粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。磨

2、料或微粉不是固结在一起，而是成游离状态。精密砂轮磨削：砂轮的粒度60＃～80＃，加工精度1μm，Ra0.025μm；超精密砂轮磨削：砂轮的粒度W40～W50，加工精度0.1μm，Ra0.025～0.008μm。精密砂带磨削：砂带粒度W63～W28，加工精度1μm，Ra0.025;超精密砂带磨削：砂带粒度W28～W3，加工精度0.1μm，Ra0.025～0.008μm。精密和超精密磨削分类1、精密和超精密磨削加工基础切削和磨削的比较1、精密和超精密磨削加工基础(a)砂轮(b)磨粒(c)微刃(锐利、半钝化、钝化)磨粒具有微刃性和等高性微刃的微切削作用微刃的

3、等高切削作用微刃的滑挤、摩擦、抛光作用精密磨削机理1、精密和超精密磨削加工基础磨粒可以看作具有弹性支承的和大负前角切削刃的弹性体，弹性支承为结合剂，磨粒虽有相当硬度，本身受力变形极小，实际上仍属于弹性体。磨粒切削刃的切入深度由零开始逐渐增加，到达最大值后又逐渐减小到零。整个磨粒与工件的接触过程依次为弹性区、塑性区、切削区、塑性区和弹性区。超精密磨削中，微切削作用、塑性流动、弹性破坏作用和滑擦作用依切削条件的变化而顺序出现。精密磨削机理1、精密和超精密磨削加工基础普通磨料AI2O3、SiC超硬磨料金刚石、立方碳化硼磨料、砂轮类型2、超硬磨料砂轮及修整金刚

4、石砂轮CBN砂轮磨料层：人造金刚石磨粒和结合剂组成，厚度1.5~5mm过渡层：一层结合剂，将磨料层与基体连接起来。基体：砂轮的主体，一般基体材料为铜、铝、钢。超硬磨料砂轮组成树脂：树脂结合剂砂轮弹性好，砂轮磨粒保持力小，耐磨耗性较低，耐热性差。树脂结合剂的自锐性和弹性使砂轮具有极高的加工品质。陶瓷：陶瓷结合剂砂轮具有良好的磨削性能，适用于高速、高效、高精密磨削，化学稳定性好，耐水，耐酸，耐热，成本低，但较脆。金属：金属结合剂砂轮耐磨耗性强，磨粒保持力大，砂轮寿命长，砂轮自砺性差。超硬磨料砂轮结合剂2、超硬磨料砂轮及修整砂轮修整：用修整工具将砂轮修整成形

5、或修去磨钝的表层的过程。修整方法磨削修整滚压挤扎喷砂修锐超声波振动修整电解修整电火花修整激光修整高压水喷射修整超硬磨料砂轮的修整2、超硬磨料砂轮及修整ELID（ElectrolyticIn-ProcessDressing）：1987年日本理化研究所的大森整等提出的一种磨削新工艺。ELID原理：砂轮采用铸铁基金刚石砂轮。利用电解原理，在磨削过程中，不断对结合剂进行电解，使已磨损的金刚石磨粒脱落，从而使金刚石砂轮始终处于锋利状态。组成要素：铸铁基砂轮：“+”极；石墨电极：“–”极；两电极间隙：0.1mm3、在线电解磨削技术3、在线电解磨削技术ELID磨削的

6、特点磨削过程具有良好的稳定性；ELID修整法使金刚石砂轮不会过快的磨耗，提高了贵重磨料的利用率；ELID修整法使磨削过程具有良好的可控性；采用ELID磨削法，容易实现镜面磨削，并可大幅度减少超硬材料被磨零件的残留裂纹。电子材料，磁性材料的镜面磨削：大尺寸硅片；铁金氧磁头光学材料的镜面磨削：记录用光学材料，光学镜片研磨抛光前陶瓷材料的镜面磨削高精度钢铁材料及复合材料，硬质合金3、在线电解磨削技术ELID磨削的应用(a)初始加载:接触区产生—永久塑性变形区，没有任何裂纹破坏。变形区尺寸随载荷增加而变大。(b)临界区:载荷增加到某一数值时，在压头正下方应力集

7、中处产生中介裂纹(MedianCrack)。(c)裂纹增长区:载荷增加,中介裂纹也随之增长。(d)初始卸载阶段:中介裂纹开始闭合，但不愈合。(e)侧向裂纹产生:进一步卸载，由于接触区弹塑性应力不匹配，产生一个拉应力叠加在应力场中，产生系列向侧边扩展的横向裂纹(LateralCrack)。(f)完全卸载:侧向裂纹继续扩展，若裂纹延伸到表面则形成破坏的碎屑。尖锐压头下的材料变形过程4、脆性材料精密磨削由材料变形过程可以看出，即使是脆性材料，在很小载荷的作用下仍然会产生一定的塑性变形。当载荷增加时，材料将由塑性变形方式向脆性破坏发生转变，在材料的内部和表面上

8、产生脆性裂纹。临界载荷：在材料将由塑性变形方式向脆性破坏发生转变转变过程中，当裂纹刚好产生时所