精密与特种加工技术 第三章 精密磨削加工

碳化刚玉系 物系 碳 3100化 3400 硅 碳 化 硼 41509000 300 1800
普通 磨料 系
立方氮化硼
155 1500 13001400
700800
4. 能加工各种高硬的难加工材料， 可磨削陶瓷、光学玻璃、宝石、 硬质合金以及高硬度合金钢、 耐热钢、不锈钢等。
刚玉系
18002450
87.2
工件纵向进给量
横向进给量（吃刀量） 一般取0.6～2.5μm/单行程（不超微刃高度） 横向进给次数
一般约2～3次（单行程）（磨削余量2-5μm）
光磨（无火花磨削）
光磨次数的确定主要是让磨床有关部件的弹性变形得以充分恢复，磨粒的 微刃性的微切削、摩擦、抛光等作用得以充分发挥。粗粒度砂轮精细修整 后，光磨次数采用5～8次;细粒度砂轮精细修整后，光磨次数采用10～25 次。
精密与超精密加工技术
第三章 精密磨削与超精密磨削
本章内容
1. 2. 3. 4. 5.
精密和超精密磨削概述 精密磨削 超硬磨料砂轮磨削 超精密磨削 精密和超精密砂带磨削
3.1 精密和超精密磨削概述
金刚石刀具主要是对铝、铜及其合金等材料进 行超精密切削，而对于黑色金属、硬脆材料的精密 与超精密加工，则主要是应用精密和超精密磨料加
3.3 超硬磨料砂轮磨削
19
金刚石砂轮、 CBN砂轮
3.3 超硬磨料砂轮磨削
一、超硬磨料砂轮磨削特点
20
1）可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料，如硬质
合金、陶瓷、玻璃、半导体、石材、有色金属及其合金、耐热合金钢等。 立方氮化硼砂轮磨削时，热稳定性好，化学惰性强，不易与铁素元素产
生亲和作用和化学反应，加工黑色金属时，有较高的耐磨性。

3 砂轮修整
车削法 磨削法
用单点、聚晶金刚石笔，修整片等车 削金刚石砂轮达到修整目的。
用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨进行 修整，普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂轮 上的树脂、陶瓷、金属结合剂，致使超硬磨粒就 会脱落。目前最为广泛采用的修整法。
3 砂轮修整 软钢磨削整形法
单滚轮法
双滚轮法
31 概述
3. 精密与超精密磨料加工的磨具按其形状和特征又可以分为固 结磨具、涂覆磨具和研磨剂三类。
将一定粒度的磨粒或微粉与结合剂黏结在一起，形成一定形 状并具有一定强度，再采用烧结、黏结、涂敷等方法即形成砂轮、 砂条、油石、砂带等磨具。其中用烧结方法形成砂轮、砂条、油 石等称为固结磨具，其性能评价指标主要有磨粒、粒度、结合剂、 组织与浓度、硬度、强度等方面。用涂敷方法形成砂带，称为涂 覆磨具或涂敷磨具，常用的涂覆磨有砂纸、砂布、砂带、砂盘和 砂布套等。
连续磨削
3 砂轮修整
1. 砂轮修整的必要性 修正几何精度；修锐磨粒；清理容屑空间
2. 修整通常包括整形和修锐两个过程，修整是整形和修锐的总称。 整形是使砂轮达到一定的精度要求的几何形状；修锐是去除磨
粒间的结合剂，使磨粒突出结合剂一定高度（一般是磨粒尺寸的 1/3左右），形成足够的切削刃和足够的容屑空间。前者是为了获 得理想的砂轮几何形状，后者是为了提高磨削锋利度。普通砂轮 的整形和修锐一般是合二为一进行的，超硬磨料砂轮的整形和修 锐一般分开。
（5）计算机数控
5 砂带磨削
1.砂带磨削方式、特点和应用
砂带磨削方式
闭式砂带磨 削
采用无接头或有接头的环形砂带，通过张紧轮撑 紧，由电动机通过接触轮带动砂带高速回转，工 件回转，砂带头架或工作台纵向及横向进给运动， 从而对工件进行磨削。

精密与超精密加工技术
表7-3 几种典型精密零件的加工精度
零件
激光光学零件 多面镜
加 工 精 度
形状误差 0.1μm 平面度误差 0.04μm
表面粗糙度
Ra 0.01～0.05μm Ra ＜0.02μm
磁头
磁盘 雷达导波管
平面度误差 0.04μm
波度 0.01 ～0.02μm 平面度垂直度误差 ＜ 0.1μm
精密与超精密加工技术
金刚石晶体的面网距和解理现象 ◎金刚石晶体的（111）晶面面网密度最大，耐磨性最好。
◎（100）与（110）面网的面间距分布均匀；（111）面网 的面间距一宽一窄（图） ◎ 在 距 离 大 的 （ 111 ） 面之间，只需击破一个 共价键就可以劈开，而 在 距 离 小 的 （ 111 ） 面 之间，则需击破三个共 价键才能劈开。
精密与特种加工
绪
论
一、精密与特种加工在制造业中 的地位与作用
• 精密加工 • 特种加工
二、课程性质和任务
第一章 精密切削加工
§1-1 概述
一、精密加工及其关键技术简介
• 精密加工及其重要性 • 精密加工关键技术 精密加工机床、金刚石刀具、 精密切削机理、稳定的加工环境、 误差补偿、精密测量技术
二、精密切削加工分类 三、精密加工与经济性
Ra ＜0.02μm
Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm
卫星仪表轴承
天体望远镜
圆柱度误差 ＜0.01μm
形状误差 ＜ 0.03μm
Ra ＜0.002μm
Ra ＜0.01μm
精密与超精密加工技术
102 加工误差（μm） 101 加工设备 车床,铣床 测量仪器 卡尺 百分尺 比较仪

– 利用静电将砂粒吸附在涂胶基底上，静电作 用使砂粒尖端向上，切削性好，等高性好， 加工质量好，被广泛应用
静电植砂原理
磨粒 粘接剂 精密磨削
• 精密磨削机理 • 精密砂轮选择 • 精密磨削时的砂轮修整 • 精密磨床
磨削过程
砂轮表面上分布着为数甚多的磨粒，每个磨粒相当于多 刃铣刀的一个刀齿，因此磨削过程可以看作是众多刀齿 铣刀的一种超高速铣削。
涂
覆
磨料
CBN
磨 刚碳人 天
玉化造 然
具
硅金 磨 刚料
分
石
类
粒度
植砂密度
疏密 型型
页卷带盘异 状状状状形
基体 布复纸硫无聚
合 代纺胺 基 纤布脂 体维纤
维 基体处理 非耐 耐水 水处 处理 理
粘结剂
干
水
磨
磨
用
用
动 合树 油
物
成 树脂
漆
胶脂
胶
涂覆磨具
• 涂覆磨粒及其粒度：与固接磨具相同 • 粘结剂
– 动物胶
砂轮表面磨粒形状各异，排 列不规则，其间距和高低随 机分布。修正后的刚玉砂轮， 前角平均为－65°～－80° ， 磨削一段时间后增大到－ 85°，即磨削时是负前角切 削，且负前角远大于一般刀 具切削。
磨粒的切削过程
a)砂轮表面突起高度较大和较为锋利的磨粒，切入工 件较深且有切屑产生，起切削作用
b)突起高度较小和较钝的磨粒，只能在工件表面刻画 细微的沟痕，工件材料被挤向两旁而隆起，此时无 明显切屑产生，仅起刻划作用。
有开式和闭式两种形式有开式和闭式两种形式可磨削平面可磨削平面内外内外圆表面圆表面曲面等曲面等接触轮硬磁盘装在主轴真空吸盘上f径向进给f径向振动用于磨削管件的用于磨削管件的砂带磨床砂带磨床带有行星系统带有行星系统a无心外圆磨导轮式工件导轮接触轮主动轮工件接触轮主动轮b定心外圆磨接触轮式c定心外圆磨接触轮式工件接触轮主动轮工件d内圆磨回转式工件支承板主动轮工作台e平面磨支承板式f平面磨支承轮式支承轮工件砂带磨削时弹性变形区域大磨粒承载均匀具有减振作用加工工件表面质量高但不易提高工件几何精度