磨削加工技术

第三章磨削加工技术,3.1磨削原理3.2精密和超精密磨削3.3缓进给磨削3.4砂带磨削2020年6月4日,之徐印锋,第三章磨削加工技术,3.1磨削原理GrindingAbrasiveMachining,3.1磨削加工机理,磨削加工采用固结硬质磨料工具或游离的硬质磨料对工件进行切除的加工方法精度：IT5IT7Ra1.250.08m精密磨削RaFz，工艺系统变形大，实际ap去除率，F，Ng:砂轮圆周上每毫米的磨粒数,Ng=acgmaxVw:工件速度，Vw=acgmaxVs:砂轮速度，Vs=acgmaxfr:径向进给，fr=acgmaxds:砂轮直径，ds=acgmax,3.1.4磨削温度及磨削烧伤1.基本概念,磨粒磨削点温度磨粒磨削点温度是磨粒切削刃与切屑接触点的温度，是磨削中温度最高的部位，可达10001400，也是磨削热的主要热源。砂轮磨削区温度砂轮磨削区温度是砂轮与工件接触区的平均温度。它影响工件表面的烧伤、裂纹和加工硬化。工件平均温升工件平均温升是磨削热传入工件而引起的温升。,2.磨削烧伤及控制(1)磨削烧伤,定义：由磨削热引起的、在加工表层瞬间发生的氧化变色现象根据烧伤形貌分类：全面烧伤：零件的整个表面被烧伤斑状烧伤：表面上出现分散的烧伤斑点线条状烧伤：整个零件表面有线条形烧伤根据显微组织分类：回火烧伤淬火烧伤退火烧伤,(2)磨削烧伤及控制,第三章磨削加工技术,3.2精密和超精密磨削PrecisionGrinding&Ultra-PrecisionGrinding,3.2.1精密磨削加工,精密磨床细粒度砂轮精修砂轮,磨痕极其微细残留高度极小加工精度为10.1mRa为0.20.025m,磨粒微刃性磨粒等高性,普通砂轮精密磨削1)精密磨削机理,微刃的微切削作用切削的刃口增多，深度减小，Ra微刃的等高切削作用,(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,1)精密磨削机理,微刃的滑擦、挤压、抛光作用弹性变形的作用FyFzFx砂轮具有退让性，反复光磨提高精度,(2)精密磨削砂轮及砂轮的修整精密磨削砂轮,磨料：易于产生和保持微刃及其等高性钢和铸铁：刚玉类磨料有色金属：碳化硅粒度：46#60#结合剂：金属类、陶瓷类结合剂,精密磨削砂轮的修整,金刚石笔修整器修整导程：1015mm/min修整深度：2.5m/str初修修整精修光修,7080,(a)金刚石笔修整器(b)修整器与砂轮的相对位置,精密磨削砂轮的修整,金刚石滚轮修整烧结或电镀金刚石滚轮修整时间短,精密磨削砂轮的修整,金刚石滚轮修整烧结或电镀金刚石滚轮修整时间短,磨削用量,砂轮速度：1530m/s工件速度：612m/min工件纵向进给：0.060.5mm/r磨削深度：0.62.5m/str走刀次数：23str,2.超硬磨料砂轮磨削,超硬磨料砂轮金刚石砂轮立方氮化硼砂轮特点适合高硬度，高脆性和非金属材料磨削能力强磨削力小，磨削温度低磨削效率高加工成本低,磨削工艺磨削用量磨削液砂轮修整,磨削速度：1230m/s磨削深度：0.0010.01工件速度：1020m/min纵向进给速度：0.451.5m/min,整形：车削法，磨削法修锐：挤压滚扎，喷射、电加工法,3.2.2超精密磨削加工1.超精密加工的机理,加工精度达到0.1m以下、Ra0.025m,2.ELID镜面磨削(1)基本原理,使用ELID磨削，冷却液为特殊电解液。通电后，砂轮结合剂发生氧化，氧化层阻止电解进一步进行。在切削力作用下，氧化层脱落，露出了新的锋利磨粒。电解修锐连续进行，砂轮在整个磨削过程保持锋利状态,(2)ELID磨削的特点,良好的稳定性提高了贵重磨料的利用率良好的可控性镜面磨削，残留裂纹少,(3)ELID磨削的必备装置,具有较高主轴回转精度的磨床。良好的导电性和电解性能的砂轮电源装置电解液,日本KOGE,(4)适用范围,电子材料和磁性材料的镜面磨削光学材料的镜面磨削及难加工光学材料的研磨抛光前的镜面磨削等陶瓷材料的镜面磨削高硬度钢铁及其复合材料以及硬质合金的镜面磨削,3.超精密磨削的特点及应用,金刚石砂轮磨削光学玻璃,树脂结合剂砂轮磨粒粒度：6-12m磨削深度：4m进给速度：6mm/min粗糙度Ra：1.04nm,3.超精密磨削的特点及应用,ELID镜面磨削实验室：Ra1-2nm工业应用：Ra1050nm,玻璃表面SEM图像,玻璃表面AFM图像,4.超精密磨削对机床环境的要求,高精度高刚度稳定性微量进给装置计算机数控有良好过滤的磨削液超稳定加工环境条件和超净化空间防振系统,第三章磨削加工技术,3.3缓进给磨削Creepfeedgrinding,3.3缓进给磨削,缓进给深切磨削（强力磨削，重负荷磨削，蠕动磨削）缓进给：普通磨削的10-210-3大切深：普通磨削的102103磨削效率是普通磨削的35倍Ra0.20.4m；精度25m,3.3.1缓进给磨削加工的特点,1.缓进给磨削存在的问题,正常磨削时温度较低而容易突发烧伤(1)烧伤程度往往比较严重；(2)烧伤存在某种程度的突然性。,2.缓进给磨烧伤的沸腾换热理论,0qlim，成膜沸腾阶段突发烧伤,始终保持磨削过程中磨粒的锋利，可以避免烧伤,3.缓进给磨削加工的特点,磨削深度大，砂轮与工件接触弧较长。缓进给磨削是大切深、一次进给，进给速度比较低。产生大量磨削热，易烧伤，应配有强冷却。生产效率高。可以直径磨削难加工的材料至尺寸要求。磨削精度高和表面质量好。参加切削磨粒数多，总磨削力及功率大。,3.3.2缓进给磨削工艺1.连续修正,边磨削边再成形和修锐砂轮省去了砂轮修整，提高了磨削效率；最长磨削长度取决于磨床可利用的磨削长度；比磨削能降低，磨削力及磨削热均降低,2.强化换热,冷却液应以一定压力和流量送入磨削区而起到强冷却作用，冲掉附着砂轮表面的部分丝状磨屑。,磨削弧区采用径向射流冲击强化换热,3.大气孔砂轮,容屑空间接触面积摩擦力磨削力，功率冷却效果,第三章磨削加工技术,3.4砂带磨削加工BeltGrinding,用于磨削管件的砂带磨床（带有行星系统）,3.4.1砂带的特点及制备1.砂带的构成及特点,构成：基体结合剂磨料砂带在一定工作压力下与工件接触并作相对运动，进行磨削或抛光。,2.砂带的制备,静电植砂是利用高压静电场使磨粒成为带电体而被吸附到已涂有粘结剂的基体上特点具有很好的等高性使砂带更锋利切削效率更高,1基材；2底胶（结合剂）；3磨料；4复胶（结合剂）；5基材剂（结合剂）,1上极板；2下极板；3砂箱；4基体；5传送带,3.砂带磨削的机理,滑擦耕犁切削,3.4.2砂带磨削工艺1.砂带磨削的基本部件,砂带接触轮或型板主轴传动装置砂带张紧装置砂带导向装置吸尘系统等,2.砂带磨