《精密磨削》PPT课件.ppt

第十一章 高精度低粗糙度磨削方式,精密磨削工艺虽然材料切除率不及普通磨削加工高，但就获得优于磨削加工的表面粗糙度方面，可以说具有比磨削更高的效率。这些特殊工艺所获得的零件尺寸精度高、表面光洁、耐磨性及耐腐蚀性好、残余应力小、表面变质层很小或不产生表面变质层，而且勿须高精度的机床。,一、原理 定义： 用镶嵌在珩磨头上的油石对工件表面施加一定压力，珩磨工具或工件同时作相对旋转和轴向直线往复运动，切除工件上极小余量的精加工方法,第一节 珩磨,二、珩磨应用,主要加工直径5500毫米甚至更大的各种圆柱孔，孔深与孔径之比可达10或更大。在一定条件下，也可加工平面、外圆面、球面、齿面等。用途 圆柱珩磨的表面粗糙度一般可达Ra0.320.08m，精珩时可达Ra0.04m以下,并能少量提高几何精度,加工精度可达IT74。平面珩磨的表面质量略差。,三、珩磨工艺 1、珩磨机,珩磨一般采用珩磨机，机床主轴与珩磨头一般是浮动联接；但为了提高纠正工件几何形状的能力，也可以用刚性联接。 珩孔时,珩磨头外周一般镶有210根油石，由机床主轴带动在孔内旋转,并同时作直线往复运动,这是主运动；同时通过珩磨头中的弹簧或液压力控制油石均匀外涨,对被加工的孔壁作径向进给。 珩磨头有机械加压式、气压或液压自动调压式数种。实际生产中多用液压调压式。,2、珩磨运动轨迹,珩磨头每分钟往复次数与转数之比应取非整数，使磨料在工件表面形成的加工痕迹成为交叉的网纹而不相重复。油石上下往复一次，工件回转一圈多。,3、珩磨油石,粗珩油石的磨料粒度为120180，精珩用W28以下的细粒度油石。油石宽为320毫米，长度约为孔长的1/33/4。油石在孔内往复移动时，两端超越孔外的长度不宜大于油石全长的1/3,否则易产生?叭口；但超程小于油石长度1/4时,又会使孔呈鼓形。外圆、平面的珩磨原理和操作要求与内圆珩磨相同。 油石硬度一般珩磨铸铁时，选用；对铝合金或青铜，选用；未淬火钢选用；对淬火钢则选用。,4、珩磨磨削液,为了冲刷切屑，避免堵塞油石，同时降低切削区温度和降低表面粗糙度，珩磨时采用的切削液要有一定的工作压力并经过滤。切削液大都采用煤油，或煤油加锭子油，也有采用极压乳化液的。 切削液的工作压力一般为0.30.5MPa；流量一般为50150l/min,5、运动参数,珩磨余量一般不超过0.2mm 珩磨的圆周速度,对钢材加工约为1530m/min，对铸铁或有色金属加工可提高到50m/min以上；珩磨的往复速度不宜超过1520m/min。油石对孔壁的压力一般为0.30.5MPa，粗珩时可达1兆帕左右，精珩可小于0.1MPa。,6、珩磨温度,由于珩磨时油石与工件是面接触，每颗磨粒对工件表面的垂直压力只有磨削时的1/501/100，加上珩磨速度低,故切削区的温度可保持在50150范围内,有利于减小加工表面的残余应力，提高表面质量。,工艺特点, 可有效地提高尺寸精度、形状精度和减小Ra值，但不能提高孔与其他表面的位置精度。 可加工铸铁件、淬硬和不淬硬钢件及青铜件等，但不宜加工韧性大的有色金属件。、 加工孔径范围为5 500，深径比可达10。 珩磨广泛用于大批大量生产中加工汽缸孔、油缸筒、阀孔以及多种炮筒等。亦可用于单件小批生产中。,第二节 超精加工,超精加工是在良好的润滑冷却和较低的压力条件下，用细粒度油石以快而短促的往复振动频率，对低速旋转的工件进行光整加工。 它是用以降低工件表面粗糙度的简单而高生产率的方法。,一、超精加工的特点,1、油石磨粒的运动轨迹随振动频率的增大而变得密集交叉成网状，且油石能自动地由切削过程转入到类似精抛光直至自动停止切削，故工件表面粗糙度高达Ra可达0.20.012m 。 2、一般磨削表面产生易磨损的变质层和尖峰，而超精加工则将此变质层去除掉，故能显著提高工件使用寿命，试验表明可提高5倍，且使装配运转后的噪声也可大大降低。如滚动轴承滚道超精加工后的噪声能降低810dB。 3、超精加工只切除加工表面微量的凸峰，切除金属的能力弱，故修正工件几何形状误差的作用很差，这就意味对前道工序的加工精度有较高的要求。,加工方法,在充分的冷却润滑条件下，安装在振动头上的细粒度油石以压力p（一般取0.050.3兆帕）与工件接触，并作振幅为A（一般取16毫米）、频率为f（一般取550赫）的纵向振动;工件作转速为nW的旋转运动(圆周速度vW一般不超过700米/分，最高可达1000米/分)。因此，油石上的磨粒相对于工件表面的综合运动轨迹为一正弦曲线，这有利于磨粒保持锋利的切削刃和有效地消除工件表面的形状误差。如工件表面比油石长，则油石或工件还应有速度为vf的纵向进给运动。,外圆超精加工的方法,加工过程,超精加工过程可分为4个阶段: 开始时油石磨掉粗糙凸峰的强烈切削阶段； 工件粗糙层被磨除后的正常切削阶段； 磨粒变钝，其作用是由切削过渡到摩擦抛光的微弱切削阶段； 油石和工件已很光滑，接触面积大大增加，因而压强下降，磨粒已不能穿破油膜与工件接触，于是进入停止切削阶段。,超精加工过程,与磨削的区别,与磨削比较，超精加工能在几秒至几十秒钟内，把工件的表面粗糙度由R0.630.16m改善到R0.080.01m，并能有效地去除磨削产生的振痕、波纹、螺旋线等缺陷以及极易磨损的凸峰和变质层等，从而大大提高工件的使用寿命。 超精加工常用的油石的磨料粒度为W0.5W28,粒度越细加工表面越光洁；常用的切削液为80左右的煤油加20左右的机油，并经严格过滤。,第三节 研磨,研磨利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工。 研磨可用于加工各种金属和非金属材料，加工的表面形状有平面，内、外圆柱面和圆锥面，凸、凹球面，螺纹，齿面及其他型面。加工精度可达IT501，表面粗糙度可达Ra0.630.01m。,研磨类型,一般可分为湿研、干研和半干研 3类。湿研：又称敷砂研磨，把液态研磨剂连续加注或涂敷在研磨表面，磨料在工件与研具间不断滑动和滚动，形成切削运动。 湿研一般用于粗研磨，所用微粉磨料粒度粗于W7。,干研：又称嵌砂研磨，把磨料均匀在压嵌在研具表面层中，研磨时只须在研具表面涂以少量的硬脂酸混合脂等辅助材料。干研常用于精研磨，所用微粉磨料粒度细于W7。 半干研：类似湿研，所用研磨剂是糊状研磨膏。,研磨既可用手工操作，也可在研磨机上进行。工件在研磨前须先用其他加工方法获得较高的预加工精度，所留研磨余量一般为530m,研具,研具是使工件研磨成形的工具，同时又是研磨剂的载体，硬度应低于工件的硬度，又有一定的耐磨性，常用灰铸铁制成。湿研研具的金相组织以铁素体为主；干研研具则以均匀细小的珠光体为基体。研磨M5以下的螺纹和形状复杂的小型工件时，常用软钢研具。研磨小孔和软金属材料时，大多采用黄铜、紫铜研具。 研具应有足够的刚度，其工作表面要有较高的几何精度。研具在研磨过程中也受到切削和磨损，如操作得当，它的精度也可得到提高，使工件的加工精度能高于研具的原始精度。,研磨运动轨迹,正确处理好研磨的运动轨迹是提高研磨质量的重要条件。在平面研磨中，一般要求： 工件相对研具的运动，要尽量保证工件上各点的研磨行程长度相近； 工件运动轨迹均匀地遍及整个研具表面，以利于研具均匀磨损； 运动轨迹的曲率变化要小，以保证工件运动平稳； 工件上任一点的运动轨迹尽量避免过早出现周期性重复。,研磨压力和速度,为了减少切削热，研磨一般在低压低速条件下进行。 粗研的压力不超过 0.3PMa，精研压力一般采用0.030.05PMa。 粗研速度一般为20120m/min，精研速度一般取1030m/min。,研磨方法,1) 研磨外圆 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。 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。,研磨外圆,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。,研磨内圆,3) 研磨平面,说明：研磨平面一般在精磨之后进行。手工研磨平面时，研磨剂涂在研磨平板(研具)上，手持工件作直线往复运动或“8”字形运动。研磨一定时间后，将工件调转90180，以防工件倾斜。对于工件上局部待研的小平面、方孔、窄缝等表面，也可手持研具进行研磨。批量较大的简单零件上的平面亦可在平面研磨机上研磨。,研磨平面,工艺特点及应用, 设备简单，精度要求不高。 加工质量可靠。可获得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工面与其他表面之间的位置精度。 可加工各种钢、淬硬钢、铸铁、铜铝及其合金、硬质合金、陶瓷、玻璃及某些塑料制品等。 研磨广泛用于单件小批生产中加工各种高精度型面，并可用于大批大量生产中。,镜面磨削简介 mirror finish grinding,能达到最小表面粗糙度的磨削方法。磨削后的工件，表面粗糙度Ra不大于0.01m,光如镜面,可以清晰成像，故称镜面磨削。 镜面磨削圆柱面的圆度不大于 0.5m，直线度不大于1m300mm；磨削平面的平面度不大于3m1000mm 镜面磨削主要用于加工精密轧辊、精密线纹尺等需要特别光洁的精密零件的外圆或平面。,磨床条件,镜面磨削用的磨床要具备以下条件： 有很高的精度、刚度并采取减振措施; 砂轮主轴的旋转精度高于1m； 砂轮架相对工作台的振幅小于1m; 横向进给机构能精确微动； 工作台在低速运动时无爬行现象。,镜面行程过程,镜面磨削时， 1、先采用粒度60号以内的陶瓷结合剂砂轮,经精细修整,使砂轮表面的有效磨粒形成许多等高的半钝态微刃，磨削时只切下微细的磨屑,并有适当的摩擦抛光作用,表面粗糙度达到Ra0.080.04微米，这是超精磨削阶段。 2、然后再用微粉磨料 (W14W5)、树脂结合剂和石墨填料做成的砂轮，经过精细修整，在适当的磨削压力下进行镜面磨削，经过一定时间的摩擦抛光作用，最后达到表面粗糙度Ra不大于0.01微米的镜面。,镜面磨削工艺参数,镜面