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第二章 精密磨削加工

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第二章精密和超紧密加工技术

第二章精密和超紧密加工技术

2.7 刀具的要求及金刚石的性能和晶体结构
超精密切削实际速度的选择根据所使用的超精密机 床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动 最小的转速。
2019/9/21
2.1 超精密切削时刀具的切削速度、磨损和耐用度
总结：天然单晶金刚石刀具只能用在机床主轴转 动非常平稳的高精度车床上，否则由于振动金刚 石刀具将会很快产生刀刃微观崩刃。
2019/9/21
2019/9/21
2.6 刀具晶面选择对切削变形和加工表面的影响
四、晶面不同对刀具磨损的影响
通过对比实验，（110）晶面的刀具磨损较快，切削相当时间后，加 工表面的粗糙度已经超过0.05μm；（100）晶面的刀具磨损较慢，切削较 长时间后，加工表面粗糙度仍<0.05μm，即刀具耐用度明显较高。
2019/9/21
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2.3 切削参数变化对加工表面质量的影响
一、切削速度、进给量、修光刃和背吃刀量的影响 4、背吃刀量的影响
在刀具刃口半径足够小时，超精密切削范围内，背吃 刀量变化对加工表面粗糙度影响很小。
背吃刀量减少，表面残留应力也减少，但超过某临界 值时，背吃刀量减少反而使加工表面残留应力增加。
Precision and ultraprecision machining
精密和超精密加工技术
2019/9/21
姜春晓 2005年8月
第2章 超精密切削与金刚石刀具
超精密切削是使用精密的单晶天然金刚石刀具加工 有色金属和非金属，可以直接加工出超光滑的加工表 面(粗糙度Ra0.02～0.005µm，加工精度<0.01µm)。 用于加工：陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射 镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计 算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、录像机的磁头、 复印机的硒鼓、菲尼尔透镜等。

第二章机械加工精度及控制

第二章机械加工精度及控制

表面缺陷层
表面质量
机械加工精度与加工质量



加工精度： 零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近 程度。符合程度越高，加工精度越高，实际生产 中零件不可能与理想的要求完全符合。 加工误差： 指加工后的实际几何参数（尺寸，形状和表面 间的相互位置）对理想几何参数的偏离程度，从 保证产品使用性能分析允许有一定的加工误差。 两者关系： 两者从不同角度来评定加工零件的几何参数。 加工精度的高低是由加工误差的小大来表示的， 保证和提高加工精度实际上就是限制和减小加工 误差。
全面质量管理
概念
◆ ISO8402:1994的定义：运一个组织以质量为中心，以 全员参与为基础，目的在于通过让顾客满意和本组织所 有成员及社会受益面达到长期成功的管理途径。
基本观点
◆ “质量第一”的观点； ◆ 一切为用户服务的观点； ◆ “质量形成于生产全过程”的观点； ◆ 质量好坏要凭数据说话的观点； ◆ 预防为主，防检结合的观点； ◆ 全面质量管理是一种以人为本的管理； ◆ 全面质量管理是一种突出质量改进的动态性管理。

主轴回转误差
a）径向圆跳动
主轴回转误差是指主轴实 际回转线对其理想回转轴线 的漂移。 为便于研究，可将主轴回 转误差分解为径向圆跳动、 端面圆跳动和倾角摆动三种 基本型式。
b）端面圆跳动
c）倾角摆动
主轴回转误差基本形式
◆ 主轴回转误差对加工精度的影响 ★ 主轴径向圆跳动对加工精度的影响（镗孔） 考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐 直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀 尖的坐标值为：

加工原理误差
加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀 刃轮廓进行加工而产生的误差。 例1：在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件

第二章 机械加工精度及其控制

第二章 机械加工精度及其控制

如图，车削时工件的回转轴线为O，刀尖正确位置在A。设某一瞬时 由于各种原始误差的影响，使刀尖位移到A’，AA’即为原始误差δ，它与OA间 的夹角为φ，由此引起工件加工后的半径由R0＝OA变为R＝OA’，故半径上的 加工误差△R 为：
可以看出：
当原始误差的方向恰为加工表面的法向方向(φ ＝0°)时，引起的加工误差最大； 当原始误差的方向恰为加工表面的切线方向(φ ＝90°)引起的加工误差最小。
1）用定程机构调整时，调整精度取决于行程挡块、靠模及凸 轮等机构的制造精度和刚度；
2）用样件或样板调整时，调整精度取决于样件或样板的制造、 安装和对刀精度；
3）工艺系统初调好以后，—般要试切几个工件，并以其平均 尺寸作为判断调整是否准确的依据。由于试切加工的工件数 (称为抽样件数)不可能太多，不能完全反映整批工件切削过程 中的各种随机误差，故试切加工几个工件的平均尺寸与总体尺 寸不能完全符合，也造成加工误差。
4. 主轴回转运动误差的影响因素
影响主轴回转运动 误差的主要因素

主轴的误差：制造 轴承的误差：圆度、波度（主轴颈与内孔） 轴承的间隙：影响油膜厚度; 与轴承配合零件的误差：轴颈和箱体轴承孔 主轴系统的径向不等刚度和热变形等
对于不同类型的机床，其影响因素也各不相同。(滑动轴承)
工
刀
件
具
回
回
（2）当形状精度要求高时，相应的位置精度和尺寸精度不 一定要求高。
4、加工精度与加工成本和生产效率的关系 一般地，加工精度要求↑ ，加工成本↑ ，生产效率↓ 。 5、研究加工精度的目的
研究加工精度的目的、就是弄清各种原始误差对加 工精度影响的规律，掌握控制加工误差的方法，以获得预期 的加工精度，必要时能指出进一步提高加工精度的途径。

几种精密磨削加工

几种精密磨削加工

几种精密磨削加工第一节 精整和光整加工精整加工是生产中常用的精密加工，它是指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的加工方法，如研磨和沂磨等。

光整加工是指不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法，如超级光磨和抛光等。

一.研磨研磨是在精加工基础上用研具和磨料从工件表面磨去一层极薄金属的一种磨料精密加工方法。

尺寸公差等级可达IT5～IT3，Ra值可达0.1～0.008μm 。

1．研磨的种类① 湿研将液状研磨剂涂敷或连续加注于研具表面，使磨料(W14～W5)在工件与研具间不断地滑动与滚动，从而实现对工件的切削。

湿研应用较多。

② 干研将磨料(W3.5～W0.5)均匀地压嵌在研具表层上，研磨时需在研具表面涂以少量的润滑剂。

干研多用于精研。

③ 半干研所用研磨剂为糊状的研磨膏，粗、精研均可采用。

2．研磨原理① 微细性： 可对工件进行0.01～0.1μm切削。

② 随机性：工件与研具随机接触,高点相互修整，误差逐步减小，精度同时得到提高。

③ 针对性：可检测工件，有针对性变动研磨位置和掌握研磨时间，保证尺寸和形状精度。

3．研具材料和研磨剂1) 研具材料铸铁：研磨淬硬和不淬硬的钢件及铸铁件。

黄铜：研磨各种软金属。

2) 研磨剂① 磨料：氧化铝、碳化硅、氧化铁、氧化铈等。

② 研磨液：机油、煤油、动物油及油酸、硬脂酸4．研磨方法1) 研磨外圆说明：① 研磨外圆一般在精磨或精车基础上进行。

手工研磨外圆可在车床上进行，工件和研具之间涂上研磨剂，工件由车床主轴带动旋转，研具用手扶持作轴向往复移动。

研磨示意图② 机械研磨外圆在研磨机上进行，一般用于研磨滚珠类零件的外圆。

研磨示意图 研磨示意图2) 研磨内圆说明：研磨内圆需在精磨、精铰或精镗之后进行，一般为手工研磨。

研具为开口锥套，套在锥度心轴上研磨剂涂于工件与研具之间，手扶工件作轴向往复移动。

研磨一定时间后，向锥度心轴大端方向调整锥套，使之直径胀大，以保持对工件孔壁的压力。

机械制造技术课件 第二章 金属切削加工方法与设备

机械制造技术课件 第二章 金属切削加工方法与设备
4.磨床：磨床是用磨具或磨料加工工件各种表面的精密加工机 床，使用砂轮的机床称之为磨床。
5.齿轮加工机床：齿轮加工机床是加工各种圆柱齿轮、锥齿轮 和其他带齿零件齿部的机床。
6. 螺纹加工机床：螺纹加工机床是一种加工螺纹（包括蜗杆、 滚刀等）型面的专门化机床。
7.铣床：铣床是利铣刀在工件上加工各种表面的机床。铣刀旋 转为主运动，工件或铣刀的移动为进给运动。
随着机床的发展，其分类方法也将不断发展。现代机床正向数控 化方向发展，数控机床的功能日趋多样化，工序更加集中，现代数控 机床集中了越来越多的传统机床的功能，使得机床品种不是越分越细， 而是趋向综合。
二、机床型号的编制
机床的型号是赋予每种机床的一个代号，用来简明地表示 机床的类型、通用特性和结构特性以及主要技术参数金属 切削机床型号编制方法》（GB/ T15375-1994）规定我国 的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合 而成。
图2-3 车削圆柱螺纹
3、外圆表面加工 一、外圆表面常用加工方法 外圆表面是回转体类零件（轴类、套类、盘类）的主要表面。外圆表 面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。 二、 外圆表面的车削加工 1、外圆车削的工艺范围 2、提高外圆表面车削生产率的措施 三、细长轴加工 长度与直径之比大于25的轴称为细长轴，
五、车床 车床的种类很多，按其用途和结构不同，主要可分为卧式车 床、立式车床、转搭车床、多刀半自动车床、仿形车麻烦及 仿形半自动车床、单轴自动车床、多轴自动车床及多轴半自 动车麻烦等。
1、CA6140车床
（1）机床的主要技术参数
在床身上最大加工直径/mm
400
在刀架上最大加工直径/mm
210
主轴可通过的最大棒料直径/mm 48

第二章 模具机械加工方法

第二章 模具机械加工方法

2.2.1 铣削加工
1．铣床和铣刀
铣床的种类主要有卧式升降台铣床、立 式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床、各种 专门铣床等。
加工平面的铣刀包括：圆柱形铣刀和端 铣刀。端铣刀分为整体式、镶齿式和可转位 式三种，用于粗、精铣各种平面。
2．零件在铣床上的装夹方法
1）用平口虎钳装夹。 2）用万能分度头装夹。 3）用压板、螺栓直接将工件装夹在铣床 工作台上。 4）在成批生产中采用专用夹具装夹。
第2章 模具机械加工方法
2.1 外圆柱面的加工方法
2.2
平面的加工方法
2.3
孔和孔系的加工方法
2.4
模具精密机械加工
2.5
模具数控机床加工
2.1 外圆柱面的加工方法
许多模具零件在结构上都具有外圆柱面， 例如导柱、导套、顶杆、型芯等。在加工外 圆柱面的过程中，除了要保证外圆柱面的尺 寸精度以外，还要保证各相关表面的同轴度、 垂直度要求。外圆柱面的加工一般是在车床 上进行粗加工和半精加工，然后在外圆磨床 上进行精加工。精度要求更高的外圆柱面， 还需经过研磨。
一般而言，在铣床上进行圆周铣削时， 一般采用逆铣。只有当把丝杠的轴向间隙调 整到很小，或者当水平分力小于工作台导轨 间的摩擦力时，才选用顺铣。
2.2.2 刨铣削加工
1．刨床和刨刀
刨床主要分为牛头刨床和龙门刨床。刨 削加工中，中、小型平面多采用牛头刨床刨 削加工。大型平面多采用龙门刨床刨削加工。
刨刀属于单刃刀具，其几何形状与车刀 大致相同。由于刨刀在切入工件时受到较大 的冲击力，所以刀杆的截面积一般比较大。 刨刀有直杆和弯颈两种形式。
模具制造中常需要铰孔的有：销钉孔， 安装圆形凸模、型芯或顶杆的孔，冲裁模 刃口锥孔等。
铰刀是多刃刀具，有6～12条刀齿。铰刀 的工作部分由引导部分 、切削部分 、修光

磨削技术及精密、超精密加工

郑州工业安全职业学院毕业论文题目：磨削技术及精密、超精密加工姓名：赵会海系别：机电工程系专业：机电一体化年级：08 机电二班指导教师：年月日毕业论文成绩评定表学生姓名赵会海学生所在系机电工程系专业班级机电技术二班毕业论文课题名称磨削技术及精密超精密加工指导教师评语：成绩：指导教师签名：年月日系学术委员会意见：签名：年月日目录前言 (1)第一章磨削理论的研究 (2)第一节磨削机理 (2)第二节表面完整性 (2)第二章砂带磨削技术 (5)第一节沙袋磨削简介 (5)第二节磨削工艺的进展 (5)第三节精密及超精密磨削 (6)第四节砂带磨削趋势 (7)第三章精密与超精密磨削技术 (9)第一节塑性磨削 (9)第二节镜面磨削 (10)第四章结论及展望 (14)参考文献 ............................................. 错误！未定义书签。

致谢 (16)内容摘要摘要:磨削在现代制造业中占有重要地位，技术发展迅速,国内外都采用超精密磨削、精密修整、微细磨料磨具进行亚微米级以下切深磨削的研究，以获得亚微米级的尺寸精度。

当前磨削除向超精密、高效率和超硬磨料方向发展外，自动化也是磨削技术发展的重要方向之一。

本文就精密和超精密磨削，砂带磨削,磨削自动化进行了研究与论述。

关键词:磨削技术, 砂带磨削, 磨削自动化Abstract：The grinding holds the important status in the modern manufacturing industry, the technological development is rapid, domestic and foreign all uses the ultra microfinishing, the precise conditioning, the tiny grinding compound grinding tool carries on the submicron level to undercut the deep grinding the research, obtains the submicron level the size precision.Outside the current grinding except to ultra precise, the high efficiency and the ultra hard grinding compound direction develops, the automation also is one of grinding technological development important directions.This article on precise and the ultra microfinishing, the belt grinding, the grinding automation has conducted the research and the elaboration.Key word:ELID grinding technology, belt grinding, grinding automation.前言磨削加工是机械制造中重要的加工工艺。

第2章超精密切削与金刚石刀具

，(机床振动等)。 金刚石刀具的晶体定向问题。
2020/3/3
图2-2 磨损的金刚石切削刃
正常刀具磨损情况,一般磨 损主要在后刀面上。
图2-3 剧烈磨损的金刚石切削刃
剧烈磨损情况,从图中可看到磨 损区呈层状,即刀具磨损为层状 微小剥落,这大概是由金刚石沿 (111)晶面有解理现象产生而造 成这样的磨损形式。
✓ 由于超精密切削进给量都取得很小,故用圆弧刃车刀 时仍可切出高质量的超光滑表面。
✓ 使用圆弧刃车刀时对刀方便,但刀具制造较复杂。
2020/3/3
4. 背吃刀量变化对加工表面粗糙的影响
✓ 背吃刀量减小使加工表面粗糙度值加大。经分析后
发现,该实验使用的刀具切削刃钝圆半径rn较大,故
背吃刀量小时,切削困难,变质层大,造成加工表面
✓ 金刚石刀具因切削刃钝圆半径rn值小,采用扫描电镜(SEM)观
察 测 量 切削 刃 的 侧投 影 ( 和 切削 刃 垂 直的 投 影 ),在 放 大
20000~30000倍时,可测量出切削刃钝圆半径rn值。
图2-17 用原子力显微镜检测金刚石刀具切削刃钝圆半径
a) 顶视图 b) 剖面图 c) 立体图
精密和超精密加工技术
朱科军 罗斌
2020/3/3
第二章 超精密切削与金刚石刀具
2020/3/3
传统切削加工方式
2020/3/3
车刀和车削
2020/3/3
钻头和钻削
2020/3/3
铣刀与铣削
2020/3/3
铣刀与铣削
2020/3/3
镗刀与镗削
2020/3/3
传统切削加工
2020/3/3
硬铝v=314m/min f=0.0075mm/r

第2章现代制造工艺技术ppt课件全


2.1.4 超高速切削加工的关键技术
超高速电主轴结构
1、2 、 5－密封圈;3－定子;4－转子;6－旋转变压器转子; 7－旋转变压器定子;8－螺母
2.1.4 超高速切削加工的关键技术
2）快速进给系统 要求进给系统能瞬时达到高速、瞬时停止，还要具有很
高的定位精度。采用的主要技术措施是大幅度减轻移动部件 重量以及采用新开发的多头螺纹行星滚珠丝杠，或采用直线 电机，省去了中间传动件。
2）多砂轮磨削 多砂轮磨削是在一台磨床上安装了多片砂轮，可同时加工 零件的几个表面。多砂轮磨削的砂轮片数可多达8片以上，砂
轮组合宽度达900～1000mm。在生产线上，采用多砂轮磨
床可减少磨床数量和占地面积。多砂轮磨削主要用在外圆和 平面磨床上，内圆磨床也可采用同轴多片砂轮磨同心孔。
2.2 高效磨削技术
几种常见（超）高速加工中心的技术数据：
VCP/UCP 600 /800
主 轴 转 速 ： 12000/20000/42000 转/分 工作行程：X轴：600/530mm
Y轴: 450 mm Z轴: 450mm 快移速度：22 米/分 工作进给：15 米/分 刀库容量：30把
VCP/UCP 710
VCP/UCP 1000/1350
图2-3 BIG-PLUS刀柄系统
2.1.4 超高速切削加工的关键技术
图2-4 HSK刀柄系统
2.2 高效磨削技术
1. 高速重负荷荒磨
其砂轮线速度普遍达到了80m/s，有的高达120m/s；磨削 法向力通常达到了10000～12000N，有的高达30000N； 磨削功率一般为100～150kW，有的高达300kW；材料去 除率可达150kg/h。
第二章 现代制造工艺技术

精密磨削和超精密磨削


五、超硬磨料砂轮的平衡
静平衡 力矩平衡，用于窄砂轮的平衡，是在一个平面上的平衡。 （1）机外静平衡架上平衡 （2）机上动态平衡 （3）机外动态平衡
动平衡
力偶平衡，用于宽砂轮和多砂轮轴的平衡，是在一个有一 定长度的体上进行力偶平衡。 一般在动平衡机上进行。
2016/6/6
超精密磨削
一、超精密磨削和镜面磨削
开式砂带磨削
闭式砂带削
砂带磨削分类： 按砂带与工件接触形式 分为接触轮式、支承板 （轮）式、自由浮动接 触式和自由接触式。 按加工表面类型分为外 圆、内圆、平面、成形 表面等磨削方式。
开式砂带磨削
一、砂带磨削方式、特点和应用
砂带磨削特点
1）砂带与工件是柔性接触，磨粒载荷小而均匀，砂带磨削 工件表面质量高，表 面粗糙度可达Ra 0.05～0.01μm，砂带磨削又称“弹性”磨削。 2）砂带制作时，用静电植砂法易于使磨粒有方向性，力、热作用小，有较好的 切削性，有效地减小了工件变形和表面烧伤。工件的尺寸精度可达5～0.5μm， 平面度可达1μm。砂带磨削又有“冷态” 磨削之称。 3）砂带磨削效率高，无需修整，有“高效”磨削之称。 4）砂带制作简单方便，无烧结、动平衡等问题，价格也便 宜，砂带磨削设备结 构简单，有“廉价”磨削之称。 5）砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围、很强的适应性，有“万能”磨削之称。
磨削效率高。
综合成本低。
二、超硬磨料砂轮修整（修整过程）
整形
对砂轮进行微量切削，使砂轮达到所要求 的几何形状精度，并使磨料尖端细微破碎， 形成锋利的磨削刃。
修锐
去除磨粒间的结合剂，使磨粒间有一定的容 屑空间，并使磨刃突出于结合剂之外（一般 是磨粒尺寸的1/3左右），形成切削刃。
二、超硬磨料砂轮修整（修整方法） 车削法 磨削法
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