精密与超精密加工技术精密磨削和超精密磨削
精密加工和超精密加工
加工精度在0.1 ～0.01µ之间, IT5以上,表面粗超度Ra0.03 ～0.005µm; 用于镜面加工，大规模集成电路基片及上面图形加工， 金刚石刀具超精密切削、超精密磨削和研磨、超精密特种加工
先进制造技术
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1
以精密元件为加工对象
2
加工不受外界条件变化的干扰
先进制造技术
三、研磨
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研磨加工原理示意图
研磨时,研具在一定的压力下 与加工面做复杂的相对运动。研具 和工件之间的磨粒和研磨剂在相对 运动中，分别起机械切削作用和物 理、化学作用，使磨粒能从工件表 面上切去微薄的一层材料，从而得 到尺寸精度和表面质量极高的表面。
先进制造技术
不适宜加工铁族金属材料。
立方氮化硼（CBN）
硬度莫氏硬度9.8-10
导热系数、热膨胀系数和研磨 能力也很突出；
稳定性和化学惰性大大优于金 刚石
适合加工普通磨料难以加工且 金刚石又不宜加工的硬而韧的 金属材料如工具钢、模具钢、 不锈钢、耐热合金等特别是高 钒高速钢、铝高速钢等对磨削 温度较为敏感的金属材料。
先进制造技术
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先进制造技术
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1、超精磨削是一种极薄切削,切屑厚度极小，磨削 深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行，因此 磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力， 从而磨粒上所承受的切应力就极速地增大，可能接近被 磨削材料的剪切强度极限。同时，磨粒切削刃处收到高 温和高压的作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高 温硬度。
精密和超精密加工技术
1、研磨加工机理
研磨加工机理
研磨是在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面进行光整加工的方法。 磨粒在工件与研具之间发生滚动，产生滚轧作用。 磨粒压入到研具表面，用露出的磨粒尖端对工件表面进行刻划，实现微 切削加工。
研磨表面
研磨原理
磨削表面
2、抛光加工机理
抛光加工机理
抛光是将研磨剂涂在抛光垫（抛光轮）上，对工件表面进行光整加工的方法。 抛光过程中磨粒对工件的作用力很小，可抛光硬脆材料，不产生裂纹。 抛光借助磨粒和抛光垫与工件流动摩擦使工件表面的凹凸变平。 在抛光液中有化学性溶析。工件和磨粒之间有直接的化学反应，有助于抛光 过程。
磁流变研磨
磁流变抛光
4、磁流变研磨抛光技术 (MRF)
磁流变研磨抛光的特点
利用磁场达到快速及可靠的控制。 易于实现数控。 抛光板能准确符合复杂的形状，因此能确保非球面及复杂的表 面的精密抛光。
4、磁流变研磨抛光技术 (MRF)
磁流变研磨抛光技术的应用
长宽比例大的光学部件及基片(通讯仪器、硬盘、晶片等) ； 光学玻璃镜片；
硅片的化学机械抛光
硅片加工工艺条件
思考和讨论
1. 2. 3. 4. 分析精密超精密加工技术涉及的关键技术领域，并详述其中一种关 键技术。 论述精密和超精密加工技术的主要方法，并就其中一种简述其工作 原理和特点。 论述金刚石精密切削的机理和主要应用范围。分析超精密切削时的 最小切削厚度与刃口圆弧半径的关系。 论述超硬磨料砂轮精密磨削机理和特点。
精密和超精密磨料加工课件
磨床的控制系统
磨床的控制系统是实现高精度磨削的关键因素之一，通常采 用数控技术进行控制。
控制系统能够精确控制砂轮的转速、进给速度、磨削深度等 参数，实现自动化和智能化的磨削加工，提高加工精度和效 率。
THANKS
表面完整性控制方法
通过优化磨料粒度、研磨液浓度和加工工艺参数等，实现工件表面完整性的有效控制。
加工效率与成本
加工效率与成本的关系
提高加工效率可以降低生产成本，但过高的效率可能导致工件表 面质量的下降。
提高加工效率的方法
采用高效磨料、优化机床参数和加工工艺、引入自动化和智能化技 术等。
成本控制策略
合理选择磨料和研磨液、降低废品率、提高机床利用率等，以实现 加工效率和成本的平衡。
影响精度的因素
机床的几何精度、热稳定性、振动抑制、磨料和研磨液的选 择等都会影响加工精度。
精度控制策略
采用先进的加工工艺、高精度的机床、实时监控和补偿技术 等，以提高加工精度。
工件表面完整性
表面完整性对性能的影响
工件表面完整性直接影响其耐磨性、抗腐蚀性和疲劳强度等性能。
表面完整性控制因素
包括表面粗糙度、微观几何形状、表面残余应力、硬度和微观组织结构等。
《精密和超精密加工技术(第3版)》第3章精密磨削和超精密磨削
3.2 精密磨削 3.3 超硬磨料砂轮磨削
3.4 超精密磨削
3.5 精密和超精密砂带磨削
2018/3/11
第1节 概述
精密和超精密磨料加工是利用细粒度的磨粒和 微粉对黑色金属、硬脆材料等进行加工,得到高 加工精度和低表面粗糙度值。对于铜、铝及其 合金等软金属,用金刚石刀具进行超精密车削是 十分有效的,而对于黑色金属、硬脆材料等,用 精密和超精密磨料加工在当前是最主要的精密 加工手段。
磨料粒度及其选择
表3-5 #240~#8000微粉粒度中值（电阻法颗粒计数器）
2018/3/11
第1节 概述
二、精密和超精密砂轮磨料磨具
结合剂及其选择
将磨料粘合在一起，形成一定的形状，并 有一定的强度。 树脂结合剂、陶瓷结合剂和金属结合剂
组织和浓度及其选择
普通磨具中磨料的含量用组织表示， 超硬磨具中磨料的含量用浓度表示。
所以某一个粒度号表示了某一范围尺寸的磨粒。 磨料从其粒度考虑可分为粗磨粒和微粉两大类。 粗磨粒是比较粗的粒度,用于制造固结磨具和作为自由磨粒用,通常 是用筛网筛分的方法分级。粗磨粒的粒度有F系列,在粒度号前冠以字 母“F”表示,由最粗粒、粗粒、基本粒和混合粒组成, 微粉是指用沉降法检验其粒度组成时中值粒径不大于60μm的磨粒, 其粒径用粒度号表示,由于其制造和检验方法不同,包括F系列微粉和J系 列微粉,粒度号前分别冠以字母“F”和字符“#”。
现代制造技术第3章 精密加工和超精密加工
③ 珩磨主要用于孔加工。在孔珩磨加工中， 是以原加工孔中心来进行导向。加工孔径 范围为φ 5～ φ 500，深径比可达10。 ④ 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。 ⑤珩磨时同轴度无法确定。 ⑥珩磨与研磨相比，珩磨具有可减轻工人体 力劳动、生产率高、易实现自动化等特点。
小规模集成电 路 中规模集成电 路 大规模集成电 路 超大规模集成 电路
• 各种民用产品 计算机磁盘基片、录像机磁鼓、激光反射镜 隐形眼睛、光盘、各种天文望远镜 显微镜、光学仪器、复印机等
3.3 精密磨削加工
3.3.1 精密磨削加工 磨削后使工件尺寸公差小于10，表面粗糙 度Ra值小于0.1的磨削通常称为精密磨削。 现代高精度磨削技术的发展，使磨削尺寸 精度达到0.1～0.3， 表面粗糙度达 Rz0.2～0.05 。 磨削表面变质层 和残留应力均甚 小，明显提高了 精密磨削加工 加工零件的质量。
3.4 珩磨
3.4.1 珩磨 珩磨是利用珩磨工具对工件表面施加一定的压力， 珩磨工具同时作相对旋转和直线往复运动，切除 工件上极小余量的一种光整加工方法。 3.4.2 珩磨工艺特点 ① 珩磨加工是一种使工件加工表面达到高精 度、高表面质量、高寿命的一种高效加工方法。 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。 ② 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。
精密磨削和超精密磨削概述
精密磨削和超精密磨削概述
精密磨削和超精密磨削是现代机械加工中的高级技术，主要用于高精度、高效率的零件加工。以下是关于这两种磨削技术的概述：
1. 精密磨削：
精密磨削是一种采用高精度磨具和磨削液，在精确控制磨削条件下进行的磨削工艺。其目的是在保持高效率的同时，实现高精度、低表面粗糙度的磨削效果。
精密磨削的主要特点包括：
* 高精度：磨削后的零件尺寸精度和表面粗糙度要求较高，通常达到微米甚至纳米级别。
* 高效率：精密磨削可实现高速磨削和高进给速度，提高生产效率，降低加工成本。
* 低损伤：磨具材质和磨削工艺能够减小对工件表面的损伤，延长零件使用寿命。
* 环保：精密磨削通常采用干式磨削和绿色制造技术，减少加工过程中的环境污染。
精密磨削广泛应用于航空航天、汽车、电子、光学等领域，特别适用于难加工材料和高精度零件的加工。
2. 超精密磨削：
超精密磨削是一种在极高的工艺精度和极低的表面粗糙度下进行的磨削工艺。它通过采用先进的磨具制造技术、高精度磨床和环境控制技术，实现微米甚至亚微米级别的加工精度和纳米级别的表面粗糙度。
超精密磨削的主要特点包括：
* 高精度：超精密磨削的加工精度可达到微米甚至亚微米级别，满足高精度零件的加工要求。
* 超低表面粗糙度：超精密磨削能够实现纳米级别的表面粗糙度，提高零件的表面完整性，延长零件使用寿命。
* 高材料去除率：超精密磨削可实现高速磨削和高进给速度，提高材料去除率，缩短加工时间。
* 高度集成：超精密磨削技术通常与其他先进制造技术相结合，实现零件的高效制造和整体集成。
超精密磨削技术在航空航天、汽车制造、微电子、光学等领域具有广泛应用前景。它特别适用于高效制造高精度零件，如精密轴承、齿轮、高速电机等。
精密和超精密加工
精密和超精密加工
一、精密和超精密加工的概念与范畴
通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μm，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μm的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今
天的精密加工可能就是明天的一般加工。精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等，具体如下：
a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。
b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。
c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用来加工铸
铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。
d.精密研磨与抛光是通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，
对精密和超精密加工技术的认识
对精密和超精密加工技术的认识
一、引言
精密加工技术是一种高精度、高效率的制造方法，广泛应用于电子、航空航天、医疗器械等领域。而超精密加工技术则是在精密加工技术的基础上进一步提高了加工的精度和表面质量。本文将对精密和超精密加工技术进行深入的探讨和分析。
二、精密加工技术的概念和应用
精密加工技术是一种通过在加工过程中控制和调整各种工艺参数，使加工零件达到高精度要求的加工方法。它主要包括数控加工、激光加工、电火花加工等多种技术手段。精密加工技术在电子领域的应用尤为广泛，如半导体芯片加工、PCB板制造等。
三、精密加工技术的特点和优势
1. 高精度：精密加工技术可以实现亚微米甚至纳米级别的加工精度，满足对零件精度要求极高的应用领域。
2. 高效率：精密加工技术采用自动化控制和高速切削等方法，加工效率高，能够大大提高生产效率和产品质量。
3. 灵活性：精密加工技术具有灵活性强的特点，可以根据不同产品的要求进行个性化加工，满足市场需求的多样化。
四、超精密加工技术的概念和原理
超精密加工技术是在精密加工技术的基础上，通过进一步提高加工
设备的精度和加工工艺的控制精度，实现更高精度加工的一种技术手段。超精密加工技术主要包括超精密车削、超精密磨削、超精密拓扑等方法。
五、超精密加工技术的应用领域
超精密加工技术在光学仪器、航空航天、精密仪器等领域具有广泛的应用。例如，在光学仪器领域，超精密加工技术可以用于制造高精度的光学元件，提高光学系统的分辨率和成像质量。
六、精密和超精密加工技术的发展趋势
随着科技的进步和工业制造的需求，精密和超精密加工技术也在不断发展和创新。未来的发展趋势主要包括以下几个方面：
2.3精密和超精密加工技术
现代制造技术 （3）磨削力小，磨削温度低，无烧伤、裂纹和组织变化，
表面质量好。 用金刚石砂轮磨削硬质合金时，其磨削力只有绿碳化硅 砂轮磨削时的1/4～1/5。 （4）磨削效率高。 由于超硬磨料有锋利的刃口，耐磨性高，有较高的材料 切除率和磨削比，因此磨削效率高。 （5）超硬磨料砂轮修整难度大。 （6）综合成本不高。 金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮价格比较昂贵，但其使用 寿命长，加工效率高、工时少，综合成本不高。
现代制造技术
④磨削用量：
包括砂轮速度、工件速度、纵向进给量、磨削深度、走刀次
数和无火花磨削次数等的选择，可参考表2-9。
现代制造技术
3）超精密磨削工艺 磨削参数： （1）砂轮线速度：18～60m/s； （2）工件线速度：4～10m/min； （3）工作台纵向进给速度：50～100mm/min； （4）磨削深度：0.5～1μm； （5）磨削横向进给次数：2～4； （6）无火花磨削次数：3～5； （7）磨削余量：2～5μm。
金刚石刀具： 有色金属及其 0.05~0.0 1~0.1 合金等软料； 08 多面棱体 其他材料刀具 ：各种材料 活塞销孔 20~ 10
0.2
低碳钢、铜、 铝、石墨、塑 料
印制电路 板、石墨 模具、喷 嘴
现代制造技术
精密、超精 密砂轮磨削
磨 削
精密、超精 密砂带磨削 磨 料 加 工 研 磨 精密、超精 密研磨 油石研磨 磁性研磨
我对精密超精密加工技术的认识
我对精密超精密加工技术的认识
目前，精密、超精密技术在我国的应用已不再局限于国防尖端和航空航天等少数部门，它已扩展到了国民经济的许多领域，应用规模也有较大增长.计算机、现代通信、影视传播等行业，现都需要精密、超精密加工设备,作为其迅速发展的支撑条件。计算机磁盘、录像机磁头、激光打印机的多面棱镜、复印机的感光筒等零部件的精密、超精密加工，采用的都是高效的大批量自动化生产方式。
传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等。砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴,有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点.精密切削,也称金刚石刀具切削（SPDT),用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等,比一般切削加工精度要高1~2个等级。珩磨，用油石砂条组成的珩磨头,在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0。1μ；m,最好可到Ra0。025μ；m,主要用来加工铸铁及钢,不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。精密研磨与抛光通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0。025μ;m加工变质层很小，表面质量高,精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面
及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工,主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有：手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等.手工或机械抛光加工后工件表面粗糙度Ra≤0.05μ;m，可用于平面、柱面、曲面及模具型腔的抛光加工.超声波抛光加工精度0。01~0。02μ;m，表面粗糙度Ra0。1μ;m。化学抛光加工的表面粗糙度一般为Ra≤0。2μ;m。电化学抛光可提高到Ra0.1～0.08μm。
精密和超精密加工技术
《精密和超精密加工技术》学习总结
11机械1班 201141101107
0. 引言
精密和超精密加工技术不仅直接影响尖端技术和国防工业的发展，还影响着国家的机械制造业的国际竞争力，因此，全球各国对此十分重视！本文就从超精密切削、精密和超精密磨削、精密研磨与抛光、精密加工的机床设备和外部支撑环境、微纳加工技术等相关的超精密加工技术进行研究与总结。
1. 超精密切削
超精密切削是国防和尖端技术中的重要部分，受到了各国的重视和发展。
一、超精密切削的切削速度选择
超精密切削所使用的刀具是天然单晶金刚石刀具，它是目前自然界硬度最高的物质，具有耐磨性好、热传导系数高和有色金属间摩擦系数小。因此，在加工有色金属时，切削温度低，刀具寿命很高，亦可使用1000-2000m/min的高速切削。而这一点（切削速度并不受刀具寿命的制约）是和普通切削规律不同的。
超精密切削的速度选择是根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性所决定的，即选择振动最小的转速。换而言之，要高效地切削出高质量的加工表面，就应该选择动特性好，振动小条件下最高转速的超精密机床。例如沈阳第一机厂圣工场的SI-255液体静压主轴的超精密车床在700-800r/min时振动最大，故要避开该转速范围，选择低于或者高于该速度范围进行切削，则可得到较好的加工表面。
二、超精密切削时刀具的磨损和寿命
天然单晶金刚石刀具超精密切削应用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料，比如激光反射镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘等。
判断金刚石刀具是否破损或磨损而不能继续使用的标准是根据工件加工的表面粗糙度有无超过规定值。而金刚石刀具的切削路程的长度则是其寿命长短的标志。倘若切削条件正常，刀具的耐用度可达数百千米。但是在实际使用中，金刚石刀具常是达不到这个耐用度，因为加工过程中切削刃会产生微小崩刃而不能继续使用，而这主要是由于切削时的振动或切削刃的碰撞引起的。因此，金刚石
精密磨削和超精密磨削
精密磨削和超精密磨削
总结人：张娜娜 2016年4月24日
树脂—金属复合结合剂金刚石微粉砂轮的制作原理
在砂轮制造过程中，加入铜粉可以限制树脂变形，提高整体性。再烧结成形— —修整——电解处理。
树脂—金属复合结合剂金刚石微粉砂轮的磨削
电解处理后的砂轮磨削的表面的粗糙度明显减小，铜粉所占比例越小，表面粗 糙度越小。
精密和超精密砂带磨削
一、砂带磨削方式、特点和应用范围
极压性：是指切削液与金属表面起作用，形成一层牢固的润滑膜，在磨削区 域的高压下有良好的润滑和抗粘着性能。
磨削液的种类和组成
磨削液分为油性液和水溶性液，油性液润滑性能好，主要成分是矿物油，水溶 液的冷却性能好，主要成分是水。 金刚石砂轮磨削时常用油性液和水溶性液为磨削液，视具体情况而定，如磨削 硬质合金时普遍采用煤油，但不宜使用乳化液；树脂结合剂砂轮不宜使用苏打 水。 立方氮化硼砂轮磨削时采用油性液为磨削液，一般不用水溶性液，（水解作用）
第3节 超硬磨料砂轮磨削
二、超硬磨料砂轮修整 喷射法
修锐效果好
精密和超精密磨削机理
精密和超精密磨削机理
摘要阐述了精密磨削与超精密磨削的机制，介绍了近年来精密与精密磨床的发展概况以及精密与超精密磨削技术的研究现状。在分析了精密磨削与超精密磨削的发展趋势基础上提出了研究应关注的几个热点问题，如超精密磨削的基本理论和工艺研究、研制高精度的驱动导向机构、ELID 镜面磨削技术的攻关以及适用于超精密加工的新型材料。
关键词超精密磨削原理发展
精密加工是指在一定发展时期中，加工精度和表面质量相对于一般加工能够达到较高程度的加工工艺，当前是指被加工零件的加工尺寸精度为1~0.1μm、Ra为0.2~0.01μm的加工技术；超精密加工是指加工精度和表面质量达到最高程度的精密加工工艺，当前是指被加工零件的尺寸精度高于0.1μm、Ra≤0.025μm的加工技术。因此，一般加工、精密加工和超精密加工会随着科技的不断发展像更精密的方向发展。
随着电子技术、计算机技术以及航天技术的飞速发展，对加工质量的要求越来越高，故而使精密和超精密加工占有十分重要的地位。
一超精密磨削技术的内涵
精密磨削主要靠对砂轮的精细修整，使用金刚石修整工具以极小而又均匀的微进给
(10~15μm/ min）获得众多的等高微刃，加工表面磨削痕迹微细，最后采用无火花光磨。由于微切削、滑移和摩擦等综合作用，达到低表面粗糙度值和高精度要求。高精密磨削的切屑很薄，砂轮磨粒承受很高的应力，磨粒表面受高温、高压作用，一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮磨削。高精密磨削除有微切削作用外，还可能有塑性流动和弹性破坏等作用。光磨时的微切削、滑移和摩擦等综合作用更强。超精密磨削是当代能达到最低磨削表面粗糙度值和最高加工精度的磨削方法。超精密磨削去除量最薄，采用较小修整导程和吃刀量来修整砂轮，是靠超微细磨粒等高微刃磨削作用，并采用较小的磨削用量磨削。超精密磨削要求严格消除振动，并保证恒温及超净的工作环境。超精密磨削的光磨微细摩擦作用带有一定的研抛作用性质。
智能制造概论ppt课件-精密与超精密加工技术
超精密磨削： 靠砂轮具有微刃性和等高性的磨粒实现的。
超精密研磨与抛光： 研磨：游离磨粒切削 抛光：磨粒粉微小塑形切削
研磨
微刃性和等高性的磨粒 抛光
精密与超精密加工技术 》》》 4、超精密加工的发展趋势
发展趋势： 1）高精度、高效率 2）工艺整合化 3）大型化、微型化 4）在线检测 5、智能化
卡脖子技术之一：超精密抛光工艺在现代制造业中有多重要，其应用的领域能 够直接说明问题：集成电路制造、医疗器械、汽车配件、数码配件、精密模具、 航空航天。“它是技术灵魂”。美日牢牢把握了全球市场的主动权，其材料构 成和制作工艺一直是个谜。
精密与超精密加工技术
模块3 智能加工—先进加工技术
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精密与超精密加工技术
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精密与超精密加工技术 》》》 1、精密与超精密加工技术的概念
超精密加工：以不改变工件材料物理特性为前提，以获得极限的形状精度、尺 寸精度、表面粗糙度、表面完整性（无或极少的表面损伤，包括微裂纹等缺陷、 残余应力、组织变化）为目标。 精密加工：加工精度在0.1∽1μm,表面粗糙度Ra在0.02 ∽0.1μm 超精密加工：加工精度高于0.1μm,表面粗糙度Ra小于0.02 μm
加工精度在不同时期的发展曲线
精密磨削和超精密磨削
树脂—金属复合结合剂金刚石微粉砂轮的制作原理
在砂轮制造过程中，加入铜粉可以限制树脂变形，提高整体性。再烧结成形— —修整——电解处理。
树脂—金属复合结合剂金刚石微粉砂轮的磨削
电解处理后的砂轮磨削的表面的粗糙度明显减小，铜粉所占比例越小，表面粗 糙度越小。
精密和超精密砂带磨削
一、砂带磨削方式、特点和应用范围
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。效率 高、噪声大、易发热，用于粗、半精和精加 工。 采用成卷砂带，由电动机经减速机构通过卷 带轮带动砂带作极缓慢的移动，砂带绕过接 触轮并以一定的工作压力与工件被加工表面 接触，工件回转，砂带头架或工作台纵向及 横向进给，从而对工件进行磨削。砂带在磨 削过程中的连续缓慢移动，切削区不断出现 新砂粒，磨削质量高且稳定，磨削效果好。 效率不如闭式磨削，用于精密和超精密磨削。
磨削深度
工件速度
纵向进给速度
一般在0.45～1.5m/min，对工件磨削表面粗 糙度影响较大，粗糙度要求小，应取小值。
四、超硬磨料砂轮磨削工艺
磨削液选择
磨削液的作用
降低磨削温度，减少磨削力，改善磨削表面质量，提高磨削效 率和砂轮寿命。
润滑、冷却、清洗性能，尚有渗透性、防锈性、防腐性、防火 性、切削性和极压性等
精密和超精密磨削技术PPT课件
6
2、超硬磨料砂轮及修整
➢ 磨料、砂轮类型
✓ 普通磨料 AI2O3、SiC
✓ 超硬磨料 金刚石、立方碳化硼
金刚石砂轮
CBN砂轮 7
2、超硬磨料砂轮及修整
➢ 超硬磨料砂轮组成
✓ 磨料层：人造金刚石磨粒和结合剂 组成，厚度1.5~5mm
✓ 金属：金属结合剂砂轮耐磨耗性强，磨粒保持力大，砂轮寿命长，砂 轮自砺性差。
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2、超硬磨料砂轮及修整
➢ 超硬磨料砂轮的修整
✓ 砂轮修整：用修整工具将砂轮修整成形或修去磨钝的表层的过程。 ✓ 修整方法
磨削修整 滚压挤扎 喷砂修锐 超声波振动修整 电解修整 电火花修整 激光修整 高压水喷射修整
3
1、精密和超精密磨削加工基础
➢ 切削和磨削的比较
4
1、精密和超精密磨削加工基础
➢ 精密磨削机理
(1) 微刃的微切削作用 (2) 微刃的等高切削作用 (3) 微刃的滑挤、摩擦、抛光作用
(a)砂轮
(b)磨粒 磨粒具有微刃性和等高性
(c) 微刃 (锐利、半钝化、钝化)
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1、精密和超精密磨削加工基础
脆性材料裂纹长度
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4、脆性材料精密磨削
➢ 脆性材料划擦变形模型
磨粒作用下的脆性裂纹 15
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的数值代表微粉的实际尺寸。如W20表示微粉的实际尺寸
精密和超精密砂带磨为削20μm。
精密砂带磨削：砂带粒度W63～W28，加工精度1μm，Ra0.025; 超精密砂带磨削：砂带粒度W28～W3，加工精度0.1μm，Ra0.025～ 0.008μm。
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砂轮磨削
砂带磨削
3.1 精密和超精密磨削概述
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普通 磨料
系
碳化
碳 化
刚硼玉系
41509000
物系 碳 化 硅
31003400
300
1800
700800
立方氮化硼
155
1500
13001400
刚玉系
18002450
87.2
757
1200
超硬磨料优越性
1. 磨具在形状和尺寸上易于保持， 使用寿命高，磨削精度高；
2. 磨料本身磨损少，可较长时间 保持切削性，修整次数少，易 于保持精度；
? 被磨加料工粒表度面及粗糙其度选、择被加工材料、生产率最重要。多选用180＃～240＃ ? 普微结通粉合磨。剂料及、其17选0 ＃择/200 ＃ ～325 ＃ /400 ＃超硬磨料的磨粒和各种粒度的 ? 组织和浓度及其选择 ? 将常硬磨用度料：及粘树其合脂选在结一合择起剂，、形陶成瓷一结定合的剂形和状金，属并结有合一剂定的强度。 ? 磨具的强度
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二、精密和超精密砂轮磨料磨具
? 磨料及其选择 ?普磨通料磨粒具硬度度及低其表选示择磨粒易脱落。 超硬磨具无硬度项指标。
? 结合剂及其选择
?高组速织回和转时浓，度抵及抗其因选离心择力的作用而自身破碎的能力。
? 硬度及其选择
? 磨具的强度 ?根磨据具机的床规形格状和和加尺工寸情况及选其择基磨体具材的形料状和
? 磨具的形状和尺寸及其基体材料
普通磨具中磨料的含量用组织表示，超硬磨具中磨料的含量用浓度表示。 成形磨削、沟槽磨削、宽接触面平面磨削选用高质量浓度；半精磨、精磨 选用细粒度、中质量浓度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密 磨削选用细粒度、低质量浓度，甚至低于25%。
3.1 精密和超精密磨削概述
二、精密和超精密砂轮磨料磨具
? 磨料及其选择
普通磨料 超硬磨料 ?
?
磨结磨料合料粒剂度及及其度显其选（微H选择硬V）择抗 强 /MP弯 度a
抗压强 热稳定 度/Mpa 性/℃
? 组织和浓天 度及其选择210-
???超 磨系硬料硬磨磨度具具金立石刚方碳及的的硼氮碳 碳化其强形化然人造化 化物选度状硼 硅系择和817936000060尺00000-- 寸及433900000其基281000体金000-00天人刚材然 造石料1712803500500-0-
砂带磨削 砂带研磨
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游离磨料加工
传统方法：研磨和抛光
研磨原理图
抛光原理图
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固结磨料加工
将磨料或微粉与结合剂粘合在一起，形成一定的形状并具有一定强度， 再采用烧结、粘接、涂敷等方法形成砂轮、砂条、油石、砂带等磨具。
精密和超精密砂轮磨粒削度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。
对于颗粒尺寸大于 40μm的磨料，称为磨粒。用筛选法分级，
又称胶，作用是将砂粒牢固地粘接在基底上。 可分为：粘结膜、底胶、覆胶 动物胶：皮胶、明胶、骨胶等。用于轻切削的干磨和油磨。 树脂：醇酸树脂、胺基树脂、尿醛树脂、酚醛树脂等。用于难磨材料 或复杂形面的磨削或抛光。 高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。
3.1 精密和超精密磨削概述
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三、精密和超精密涂覆磨具
所谓精密和超精密磨料加工，就是利用细粒 度的磨粒和微粉对黑色金属、硬脆材料等进行加工， 以得到高加工精度和低表面粗糙度值。
3.1 精密和超精密磨削概述
一、精密和超精密磨料加工分类
固结磨具
砂轮磨削
油石研磨
精密珩磨
固结磨 料加工
精密超 精加工
精密和超精 密磨料加工
游离磨 料加工
涂覆磨具
精密研磨
精密抛光
3. 磨削时，一般工件温度较低， 可减小内应力、裂纹和烧伤等 缺陷；
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。
3.1 精密和超精密磨削概述
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二、精密和超精密砂轮磨料磨具
? 磨料及其选择
分为磨料与微粉。粒度选择根据加工要求、被加工材料、磨料材料决定。
涂 覆 磨 具
工
基
作
底
形
条
材
状
件
料
耐 水
干 磨
复 合
塑 料 膜
化 纤 布
棉 布
纸
盘 状
带 状
环 状
卷 状
页 状
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3.1 精密和超精密磨削概述
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三、精密和超精密涂覆磨具
? 涂覆磨具及分类 ? 涂棕铁覆刚、磨玉人、造料白金及刚刚粒玉石度、等铬。刚玉、锆刚玉黑色碳化硅、绿色碳化硅、氧化 ? 粘涂接覆剂磨料的粒度无论磨粒还是微粉，都用P字粒度号表示。 ? 涂覆方法
尺寸。超硬模具一般由磨料层、过渡层和基 体三部分组成； 基体材料与结合剂有关，金属结合剂磨具多 采用铁或铜合金；树脂结合剂磨具采用铝及 合金或电木；陶瓷结合剂磨具多采用陶瓷。
3.1 精密和超精密磨削概述
三、精密和超精密涂覆磨具
? 涂覆磨具及分类 ? 涂覆磨料及粒度 ? 粘接剂 ? 涂覆方法
常用：砂纸、砂布、砂带、砂盘、砂布页轮和砂布套
? 涂覆磨具及分类 ? 涂覆磨料及粒度 ? 粘接剂 ? 涂覆方法
重力落砂法
涂覆法
静电植砂法
3.2 精密磨削
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一、精密磨削机理
精磨磨削：加工精度为 1~0.1μm、表面粗糙度达到 Ra0.2~0.025μm 的磨削方法，又称为小粗糙度磨削。多用于机床主轴、轴承、滚动 导轨、量规等精密加工。
精密砂轮磨削：砂轮的粒粒度度6号0＃以磨～粒80通＃过，的加筛工网精上度每英1μ寸m长，度R内a0的.0孔25眼μ数m来；表示。
超精密砂轮磨削：砂轮的如粒60度#W的4磨0～粒W表示50其，大加小工刚精好度能0通.1过μ每m，英寸Ra长0度.0上25有～60孔
0.008来自百度文库m。
眼的筛网。对于颗粒尺寸小于40μm的磨料，称为微粉。用 显微测量法分级，用W和后面的数字表示粒度号，其W后
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. 精密和超精密磨削概述 2. 精密磨削 3. 超硬磨料砂轮磨削 4. 超精密磨削 5. 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 工。