11精密磨削

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: ①开始时油石磨掉粗糙凸峰的强烈切削阶段； ②工件粗糙层被磨除后的正常切削阶段； ③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； ④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。
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2～10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。
研磨类型
• 一般可分为湿研、干研和半干研 3类。① 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。
• ②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。 • ③半干研：类似湿研，所用研磨剂是糊 状研磨膏。
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： • ①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； • ②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； • ③运动轨迹的曲率变化要小，以保证工件运动 平稳； • ④工件上任一点的运动轨迹尽量避免过早出现 周期性重复。
研磨平高。 • ② 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。 • ③ 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。 • ④ 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。
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IT5～01，表面粗糙度可达 Ra0.63～0.01μm。
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Rα0.63～0.16μm改善 到Rα0.08～0.01μm，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W0.5～ W28,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。
镜面磨削工艺参数
• 镜面磨削的磨削用量较小，例如磨削外圆时,砂 轮速度为15～20m/s，工件速度小于10m/min， 工作台进给速度为50～100mm/min，横向进给 磨削深度为3～5μm，然后作无进给的光磨20～ 30次。磨削时,切削液要充分,并有良好的过滤 装置，以防划伤工件表面。砂轮修整需用锋利 的单颗粒金刚石，修整时,工作台速度为6～10 ／min，横向进给2～4次，每次切深2～3μm， 再无进给光修一次。
• 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5～30μm
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。
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。
第一节 珩磨
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1/50～1/100，加上珩磨速度低,故切削 区的温度可保持在50～150℃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
① 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。、 ③ 加工孔径范围为φ5～ φ500，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。
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0.3～0.5MPa； 流量一般为50～150l/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15～30m/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15～20m/min。油石对 孔壁的压力一般为0.3～ 0.5MPa，粗珩时可达1兆 帕左右，精珩可小于 0.1MPa。
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0.05～0.3兆帕） 与工件接触，并作振幅为A（一般取1～6毫米 ）、频率为f（一般取5～50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。
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0.01μm,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 0.5μm，直线 度不大于1μm／300mm；磨削平面的平面度 不大于3μm／1000mm • 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 。
• 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
二、珩磨应用
• 主要加工直径5～500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 Ra0.32～0.08µ m，精珩时可达Ra0.04µ m 以下,并能少量提高几何精度,加工精度可 达IT7～4。平面珩磨的表面质量略差。
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1μm； 砂轮架相对工作台的振幅小于1μm; 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Ra0.08～0.04微米 ，这是超精磨削阶段。 2、然后再用微粉磨料 (W14～W5)、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。
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90° ～180°，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。
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120～180，精珩用 W28以下的细粒度油石。油石宽为3～20毫米 ，长度约为孔长的1/3～3/4。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Ｌ～Ｒ；对 铝合金或青铜，选用Ｌ～Ｊ；未淬火钢选用 Ｌ～Ｎ；对淬火钢则选用Ｊ～Ｋ。
第八章 常用磨削加工
• 第一节 外圆磨削方式 • 第二节 内圆磨削 • 第三节 平面磨削
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0.03～0.05PMa。 • 粗研速度一般为20～120m/min，精研速 度一般取10～30m/min。