外文翻译--精密与超精密磨削技术

精密与超精密磨削技术 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 : 砂带磨削 ,磨削自动化 、 in is to to is of on 精密与超精密磨削技术 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。微细磨料磨削，用于超精密镜面磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均直径可小至 4 m。日本用激光在研磨过的人造单晶金刚石上切出大量等高性一致的微小切刃，对硬脆材料进行精密磨削加工，效果很好。超硬材料微粉砂轮超精密磨削主要 用于磨削难加工材料，精度可达 m。日本开发了电解在线修整 (精密镜面磨削技术，使得用超细微 (或超微粉 )超硬磨料制造砂轮成为可能，可实现硬脆材料的高精度、 高效率的超精密磨削。作平面研磨运动的双端面精密磨削技术，其加工精度、切 除率都比研 磨高得多，且可获得很高的平面度 , 在工具和模具制造中，磨削是保证产品的精度和质量的最后一道工序。技术关键除磨床本身外、磨削工艺也起决定性的作用。在磨削脆性 材料时，由于材料本身的物理特性，切屑形成多为脆性断裂，磨剂后的表面比较粗糙。在某些应用场合如光学元件，这样的粗糙表面必须进行抛光，它虽能改善工件的表面粗糙度，但由于很难控制形状精度，抛光后经常会降低。为了解决这一矛盾，在 80 年代末日本和欧美的众多公司和研究机构相继推回了两种新的磨削工艺：塑性磨削（ 镜面磨削（ (1）塑性磨削 它主要是针对脆性材料而言，其命名来源出自该种工艺的切屑形成机理，即磨削脆性材料时，切屑形成与塑性材料相似，切屑通过剪切的形式被磨粒从基体上切除下来。所以这种磨削方式有时也被称为剪切磨削（ 由此磨削后的表面没有微裂级形成，也没有脆必剥落时的元规则的凹凸不平，表面呈有规则的纹理。 塑性磨削的机理至今不十分清楚在切屑形成由脆断向逆性剪切转变为塑断，这一切削深度被称为临界切削深度，它与工件材料特性和磨粒的几 何形状有关。一般来说，临界切削深度在 100 m 以下，因而这种磨削方法也被称为纳米磨削（ 根据这一理论，有些人提出了一种观点，即塑性磨削要靠特殊磨床来实现。这种特殊磨床必须满足如下要求： l）极高的定位精度和运动精度。以免因磨粒的切削深度超过 100 m 时，导致转变为脆性磨削。 2）极高的刚性。因为塑性磨削的切削力远超过脆性磨削的水平，机床刚性太低，会因切削力引起的变形而破坏塑性切屑形成的条件。 对形成塑性磨削的另一种观点认为切削深度不是唯一的因素，只有磨 削温度才是切屑由脆性向塑性转变的关键。从理论上讲，当磨粒与工件的接触点的温度高到一定程度时，工件材料的局部物理特性会发生变化，导致了切屑形成机理的变化。作者从实践中找到了支持这种观点的许多证据：比如在一台已经服役 20 多年的精度和刚度不高的平面磨床上磨削 40金刚石砂轮。工件表面粗糙度小于 m，表面上看不到脆断的痕迹。另外德国亚琛工业大学的 授作了如下试验，在普通的车床上，用激光局部加热一个瓷试件，即能顺利地进行车削。这些实验均间接地说明温度对切屑形成机理有决定性的 影响。 （ 2）镜面磨削 顾名思义，它关心的不是切屑形成的机理而是磨削后的工件表面的特性。当磨削后的工件表面反射光的能力达到一定程度时，该磨削过程被称为镜面磨削。镜面磨削的工件材料不局限于脆性材料，它也包括金属材料如钢、铝和钼等。为了能实现镜面磨削，日本东京大学理化研究所的 授发明了电解在线修整磨削法 镜面磨削的基本出发点是：要达到境面，必须使用尽可能小的磨粒粒度，比如说粒度 2 m 乃至 m。在 明之前，微粒度砂轮在工业上应用很少，原因是微粒度砂轮极易堵塞，砂轮必须经常进行修整，修整砂轮的辅助时间往往超过了磨削的工作时间。 整与磨削在时间上的矛盾，从而为微粒度砂轮的工业应用创造条件。 削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用和金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化物绝缘层对电解抑制作用的动态平衡，对砂轮进行连续修锐修整，使砂轮磨粒获得恒定的突出量，从而实现稳定、可控、最佳 的磨削过程，它适用于硬脆材料进行超精密镜面磨削。 削技术以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及加工适应性广等特点，在日本已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。 削原理是金属结合剂超硬磨料砂轮与电源正极相接做阳极，工具电极做阴极，在砂轮和电极的间隙中通过电解磨削液，利用电解过程中的阳极溶解效应，对砂轮表层的金属基体进行电解去除，从而逐渐露出崭新锋利的磨粒，形成对砂轮的修整作用：同时形成一层钝化膜附着于砂轮表面，抑制砂轮过度电解，从而使砂轮始终以最佳磨削状态连续进行磨削加工。所以该技术将砂轮修整与磨削过程结合在一起，利用金属基砂轮进行磨削加工的同时利用电解方法对砂轮进行修整，从而实现对硬脆材料的连续超精密镜面磨削。 面磨削过程可分为准备阶段、电解预修锐阶段、在线电解修整动态磨削阶段和光磨阶段。准备阶段主要是对砂轮进行动平衡和精密整形，减小砂轮的圆度和圆柱度误差：预修锐阶段使砂轮获得适当的出刃高度和合理的容屑空间，并形成一层钝化膜：动态磨削阶段形成加工表面：光磨阶段则进一步提高表面质量。 削去除材料的机理与其他镜面加工有所不同。通常的镜面加工是通过磨削 、研磨和抛光来获得的。研磨和抛光是以柔性的研磨盘把磨料压在材料表面并产生相对运动，磨料借助研磨盘的压力以滚动方式使材料破碎，以滑动和滚动方式去除破碎后的材料。 而在 削中，一方面由于磨粒固着在结合剂中，对于单颗粒的固着磨粒而言，其有效磨削尺寸只有磨粒尺寸的 1/3，磨粒主要以微切削的方式去除材料，所以造成的破碎区要小得多：另一方面，砂轮表面形成具有一定厚度和弹性且容纳有脱落磨料的钝化膜，成为一种具有良好柔性的研磨膜。精磨时，由于进给量很小，钝化膜的厚度远大于磨料的出刃高度，使砂轮基体表层磨料在磨削中 不可能直接与工件接触，砂轮上覆盖的这层钝化膜将代替金属基砂轮参与真正的磨削过程。当电解作用完全抑制时，钝化膜对工件进行光磨。所以削实际上是一种将磨、研、抛合为一体的复合式精密镜面加工技术，其中磨粒主要是以滑动方式去除工件材料的 削技术是对金属结合剂超硬磨料砂轮在线修整、修锐的复合磨削技术，它有别 于电解磨削、电火花磨削，在精密加工领域独树一帜，具有自身的一些显著特点。 磨削过程具有良好的稳定性和可控性，易于实现磨削过程的最优化： 加工精度高，表面裂纹少，表面质量好： 适应性广泛，磨削效率高 ：装置简单，成本低，推广性强等。 削的必备装置主要有砂轮、电源、电解装置、电解液和磨床等五个要素。 削对磨床的要求主要是要有较高的主轴回转精度。 削用砂轮的结合剂应具有良好的导电性和电解性能，而结合剂元素的氧化物或氢氧化物不导电。目前常用的砂轮有铸铁纤维结合剂 (铸铁结合剂 (铁粉结合剂 (金刚石砂轮， 削的电源可以采用直流电源、交流电源、脉冲电源等。电解装置的主要部分是工具电极。磨床结构不同，工具电极的位置和形状也不同，电极宜用不锈钢制造 ，与砂轮的间隙控制在 0. 5 1. 5围内，而且应与机床充分绝缘。工具电极固定在绝缘板上，再用调节栓将绝缘板固定在砂轮防护罩上。电极上开有蓄水槽，电解磨削液采用中心送液法，依靠重力和离心力充满电极间隙。 削液兼做电解液，一般采用弱碱性电解质水溶液。但结合剂和磨粒粒度不同，磨削液的主要成分也不同。磨削液对电解过程中形成的钝化膜的厚度、性质乃至最终的磨削效果都有重要影响。 削技术在我国尚处于研究阶段，主要集中在高校，如哈尔滨工业大学、大连理工大学、西安交通大学、天津大学、西北工业大 学等。哈尔滨工业大学经过几年的努力，研制成功了 削专用的脉冲电源、磨削液和砂轮，在国产机床上开发出平面、外圆和内圆 削装置，并对多种硬脆材料进行了 面磨削的实验研究。目前正积极推广普及该技术，实现产品化。国内已有十几家单位应用该技术，如 230 厂用于加工动压马达零件， 23 所用于相阵雷达互易移相单元陶瓷、微晶玻璃、铁氧体等航天材料零件加工， 8358厂用于光学玻璃非球曲面加工， 205 所用于光学玻璃加工，华侨大学用于加工大理石，福建南安宏伟陶瓷厂用于加工陶瓷等。 尽管 削技术在我国 的发展落后于一些工业发达国家，但是 削技术在国内的研究和应用基础已经具备。特别是该技术显著的特点，尤其适合我国国情。随着该技术的进一步普及推广，相信有越来越多的专家和学者认识到这项技术的重要性和它潜在的经济价值，越来越多的企业重视并采用该技术，从而促进我国传统产业的改造和高新技术的发展。削技术作为一种新型的镜面加工方法，具有广阔的应用前景和很大的实用价值。 精密与超精密磨削技术 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 : 砂带磨削 ,磨削自动化 in is to to is of on is of at it is of is in to of of in of to of m a of on is to to to m. he of of or of a to of to to of to in it is a of of of to a of of it is of is is , a on in it of it is to be of in in 980s is of (1)it it of it it is to is by of So of as of of a to in to so as to it to do of 00 m, as to a of be by l)In in of 00 m 2)is to to of it is to it is a to to of of is to of of a of of of on 0 iC in 0. of is m, is In as on a on on ( 2) of is as it is of of of its to of as of to of to it as In to be to of is of to . of of it of as as m m. of is in is of is to be to of of of on of of It is in of to to to of of of it is of of of as in as is in of in to of of on of a of at to of it is to to So of to of to to of of of to to of in on to a of of of of in of a of of of to to of is by It is by on of of to by of of it is to by of on is in as to of it , in a to a so is On of is to