精密磨削和超精密磨削加工方法分类
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精密超精密加工技术精密及超精密加工对尖端技术的发展起着十分重要的作用。
当今各主要工业化国家都投入了巨大的人力物力,来发展精密及超精密加工技术,它已经成为现代制造技术的重要发展方向之一。
本节将对精密、超精密加工和细微加工的概念、基本方法、特点和应用作一般性介绍。
一、精密加工和超精密加工的界定精密和超精密加工主要是根据加工精度和表面质量两项指标来划分的。
这种划分是相对的,随着生产技术的不断发展,其划分界限也将逐渐向前推移。
1.一般加工一般加工是指加工精度在10µm左右(IT5~IT7)、表面粗糙度为R a0.2µm~0.8µm的加工方法,如车、铣、刨、磨、电解加工等。
适用于汽车制造、拖拉机制造、模具制造和机床制造等。
2.精密加工精密加工是指精度在10µm~0.1µm(IT5或IT5以上)、表面粗糙度值小于R a0.1µm的加工方法,如金刚石车削、高精密磨削、研磨、珩磨、冷压加工等。
用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件,如精密丝杠、精密齿轮、精密导轨、微型精密轴承、宝石等的加工。
3.超精密加工超精密加工一般指工件尺寸公差为0.1µm~0.01µm数量级、表面粗糙度R a 为0.001µm数量级的加工方法。
如金刚石精密切削、超精密磨料加工、电子束加工、离子束加工等,用于精密组件、大规模和超大规模集成电路及计量标准组件制造等方面。
二、实现精密和超精密加工的条件精密和超精密加工技术是一项内容极为广泛的制造技术系统工程,它涉及到超微量切除技术、高稳定性和高净化的工作环境、设备系统、工具条件、工件状况、计量技术、工况检测及质量控制等。
其中的任一因素对精密和超精密加工的加工精度和表面质量,都将产生直接或间接的不同程度的影响。
1.加工环境精密加工和超精密加工必须具有超稳定的加工环境。
因为加工环境的极微小变化都可能影响加工精度。
机械零部件用作不同的机械部位,车床加工精度也是不同的,与其匹配的加工形式和加工工艺也不同。
本文围绕介绍车、铣、刨、磨、钻、镗等常见的几种加工形式所能达到的加工精度。
一、车削工件旋转,车刀在平面内作直线或曲线移动的切削加工。
车削一般在车床上进行,用以加工工件的内外圆柱面、端面、圆锥面、成形面和螺纹等。
车削加工精度一般为IT8—IT7,表面粗糙度为1.6—0.8μm。
1)粗车力求在不降低切速的条件下,采用大的切削深度和大进给量以提高车削效率,但加工精度只能达IT11,表面粗糙度为Rα20—10μm。
2)半精车和精车尽量采用高速而较小的进给量和切削深度,加工精度可达IT10—IT7,表面粗糙度为Rα10—0.16μm。
3)在高精度车床上用精细修研的金刚石车刀高速精车有色金属件,可使加工精度达到IT7—IT5,表面粗糙度为Rα0.04—0.01μm,这种车削称为"镜面车削"。
二、铣削铣削是指使用旋转的多刃刀具切削工件,是高效率的加工方法。
适于加工平面、沟槽、各种成形面(如花键、齿轮和螺纹)和模具的特殊形面等。
按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反,又分为顺铣和逆铣。
铣削的加工精度一般可达IT8—IT7,表面粗糙度为6.3—1.6μm。
1)粗铣时的加工精度IT11—IT13,表面粗糙度5—20μm。
2)半精铣时的加工精度IT8—IT11,表面粗糙度2.5—10μm。
3)精铣时的加工精度IT16—IT8,表面粗糙度0.63—5μm。
三、刨削刨削加工是用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法,主要用于零件的外形加工。
刨削加工精度一般可达IT9—IT7,表面粗糙度为Ra6.3—1.6μm。
1)粗刨加工精度可达IT12—IT11,表面粗糙度为25—12.5μm。
2)半精刨加工精度可达IT10—IT9,表面粗糙度为6.2—3.2μm。
3)精刨加工精度可达IT8—IT7,表面粗糙度为3.2—1.6μm。
常用精密加工和超精密加工方法(1)钻削加工:是将工件上的金属材料在刀具作用下进行来回转动,把车削面旋转出来,是加工圆柱形、锥形、凹形孔和凹陷、螺纹等零部件表面等的单一机床加工方法。
(2)车削加工:是指加工零件时借助车刀切削,用于加工外螺纹、花键、形状方程式曲面及其他复杂曲面等外形精密零部件。
(3)铣削加工:是指利用滚筒式或刀片式的刀具的移动和旋转,把工件表面形成各种曲面的一种机床加工方法,主要用于加工工件体上的平面、槽、沟等工件表面。
(4)磨削加工:是指采用研磨轮加工工件表面,采用悬磨或抛光技术将其加工精度提高,使其表面光洁度、粗糙程度达到要求的一种机床加工方法。
(5)拉铆加工:是指拉铆头将两个工件紧固在一起,从而使两个工件处于相对固定的位置,而不受旋转影响的一种加工方法,是将机械元件拉铆加工的技术。
(1)水切削加工:是将工件表面由削刀削成薄片,然后由水冲刷把薄片去除,达到精密加工表面粗糙度和平整度要求的一种加工方法。
(2)气刀加工:是将刀具用空气喷射动力使得刀具旋转,切削工件的加工方法,可以实现高速、大功率的切削,适用于切削金属界面、铸件、钢材等表面加工。
(3)超声波加工:是指使用超声波让工件表面产生振动,来切削、拉分和焊接工件表面等加工方法,可以达到更高的精度和更小的表面粗糙度,并且可以实现连续加工。
(4)电火花加工:是一种快速高效的切削方法,主要是通过产生火花后,再通过冲击脉冲和热能来融化微小部份表面材料,从而实现准确切削的一种加工方法。
(5)激光加工:是通过产生强大的激光能,对工件表面进行破碎溶解而实现加工的一种加工方法,可以获得极高的切削精度、平整度和极好的加工质量,和小尺寸孔、槽加工。