3 超高速磨削、超精密磨削、超声波磨削

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超高速磨削技术在机械制造中的分析

超高速磨削技术在机械制造中的分析

超高速磨削技术在机械制造中的分析【摘要】随着科学技术不断发展与进步,为了提高机械制造的质量与效率,我国已经逐渐引进了超高速磨削技术。

随着这些年的应用逐渐增加,超高速磨削技术在机械制造中的应用经验越来越丰富。

本文首先概述了超高速磨削技术,对其原理及优势等进行了分析,然后就其在机械制造中的应用进行了详细分析。

【关键词】超高速;磨削技术;机械制造1.超高速磨削技术概述1.1技术分析超高速磨削技术属于超高速加工技术中主要的一种,而超高速加工技术指的是利用超硬材料的刃具,通过提高其切削速度与进给速度来实现材料加工精度、切除率及加工质量提高的一种技术。

就目前来看,超高速加工切削速度往往随着不同的材料及切削方式而不同。

超高速加工技术包括了很多方面,比如说超高速进给单元制造技术、超高速加工用刀具制造技术、超高速切削与磨削机理研究等,其在我国制造业中的应用越来越深入。

其中,最为先进的一种技术为超高速磨削技术。

1.2磨削技术原理在高速或超高速磨削加工中,其余参数保证不便的情况下,砂轮速度大幅度提高,单位时间中磨削区产生的磨粒数就会增加,而磨粒切下之后的磨屑厚度则会相应减小,这样就会使得每颗磨粒被切削后厚度也会变薄。

加之在超高速磨削过程中,磨速极高,每颗磨粒形成时间十分短,在上述情况下,每颗磨粒承受的磨削力则会大大减小,使得总磨削力大大降低。

这样,短暂的时间内所形成的高应变率往往与普通磨削之间有着天壤之别,主要表现在磨削工件表面时,弹性变形层会逐渐变浅,而磨削沟痕的两侧因为塑性流动而产生的隆起高度会降低。

当然,由于上述机理作用,也会使得磨屑形成中的滑擦距离变小,工件表面层的残余及硬化应力倾向也会逐渐减小。

1.3超高速磨削技术优势就目前我国使用超高速磨削技术相关经验效率来看,其主要有以下几个方面的优势:1.3.1磨削效率得到了大大的提升。

1.3.2磨削力得到了明显的降低,同时零件加工的精度也得到了一定的提高。

1.3.3砂轮的耐用度得到了提高,从而延长了机械的使用寿命。

超精密加工技术结课作业

超精密加工技术结课作业

超精密加工技术结课作业摘要超精密加工技术是现代机械制造业中先进制造技术最主要的发展方向,已经成为在全球市场竞争中取胜的关键技术,体现了一个国家的综合国力。

超精密加工技术已直接影响到一个国家尖端科技和国防工业的发展,发展国防航空工业,研发高端精密仪器设备等都需要具有超精密加工技术的制造设备。

同时超精密加工技术也代表了现代制造技术的前沿,是发展未来先进制造技术的基础,因此,发展超精密加工技术受到了世界各国的高度重视。

目前,超精密加工技术的发展趋势是:高精度、高效率、高稳定性、高自动化。

随着时代的发展,现在超精密加工技术日趋成熟,主要分为超精密切削、超精密磨削、超精密特种加工等。

虽然超精密加工迄今尚无确切的定义,但是它仍然在向更高的层次发展。

我相信在人类的创新思维以及先进制造模式的促进下,超精密技术必定会得到不断的完善。

关键词:先进制造技术超精密加工加工精度加工类型发展趋势1概述通常,按加工精度划分,机械加工技术可分为一般加工、精密加工、超精密加工三种,随着时代的发展和社会的进步,先进制造技术不断革新,超精密加工技术的发展已是社会所趋。

超精密加工技术,在现代机械制造业中占据着重要地位,在提高机械产品的性能、质量,提高其稳定性和可靠性,提高生产效率等方面发挥着至关重要的作用。

超精密加工是一个十分广泛的加工领域,它包括了所有能使零件的形状、位置和尺寸精度达到微米和亚微米范围的机械加工方法,一般主要指加工精度为0.1µm,表面粗糙度小于Ra0.01µm的加工方法,同时目前超精密加工也正在向纳米级加工技术发展。

目前,超精密加工的核心技术主要掌握在西方发达国家手中,在超精密加工技术领域处于领先地位的国家主要是美国、英国和日本。

美国是开始超精密加工技术研究最早的国家,也是迄今在超精密加工仍处于领先地位的国家。

英国的克兰菲尔德精密工程研究所在超精密加工方面的研究成果也是享誉全球,是当今世界上超精密工程的研究中心之一。

磨削技术论文:超高速磨削及其优势探析

磨削技术论文:超高速磨削及其优势探析

磨削技术论文:超高速磨削及其优势探析一、概述超高速磨削作为一种高精度精密加工技术,已在各个领域得到广泛应用。

本文将从超高速磨削的基本原理入手,分析其优势,探讨其在建筑领域的应用前景。

二、基本原理超高速磨削是利用高速旋转的砂轮磨削工件表面,以达到高精度加工的一种技术。

它与传统的磨削技术不同之处在于,超高速磨削使用的砂轮转速通常在1万~10万转/分之间,较传统的磨削转速快得多。

这种高速磨削技术可以大幅提高加工效率,同时还能够获得更高的精度和光洁度。

三、优势分析1. 精度高超高速磨削的砂轮转速快,磨削力大,可以快速去除工件表面杂质,得到更加精细的加工表面,精度可达到0.005mm以下。

2. 效率高由于砂轮转速快,磨削力大,超高速磨削速度比传统磨削技术快得多。

工件加工时间可以降低30%以上,大幅提高生产效率。

3. 造价低超高速磨削使用的砂轮寿命长,能够在保证加工效率的情况下,延长更换周期,降低磨具成本。

4. 应用范围广超高速磨削是一种高效、环保、精细化的磨削技术,可适用于各种材料的加工,包括金属、非金属材料、陶瓷材料等。

5. 环保超高速磨削使用的是无毒、无害、无污染的磨料,减少了对环境的污染。

四、应用前景在建筑领域,超高速磨削技术可以用于加工各类构件。

它能够大幅节约加工时间,提高生产效率。

同时,它还能精细加工各类构件表面,达到工艺标准,节约原材料,降低生产成本。

在未来,超高速磨削技术有望得到更加广泛的应用。

五、案例分析1. XXX公司的构件加工中,采用超高速磨削技术,成功优化了加工效率,降低了产品成本,得到了客户的一致好评。

2. XX公司将超高速磨削技术应用于钢筋加工中,减少了加工时间,提高了钢筋的精度和尺寸的一致性,受到了建筑公司的赞扬。

3. XX公司采用超高速磨削技术加工门窗构件,成功提高了构件的表面精度和光洁度,降低了产品的废品率,提高了客户的满意度。

4. XX公司采用超高速磨削技术加工凸轮、传动齿轮等构件,减少了加工时间,提高了精度和表面光洁度,获得了广泛应用。

大尺寸硅片超精密磨削技术与装备

大尺寸硅片超精密磨削技术与装备

大尺寸硅片超精密磨削技术与装备
随着半导体行业的不断发展,对硅片的要求也越来越高。

大尺
寸硅片的超精密磨削技术与装备成为了半导体制造过程中的关键环节。

硅片是半导体制造的基础材料,其表面的平整度和精度直接影
响到芯片的性能和产能。

因此,超精密磨削技术与装备在半导体制
造中扮演着至关重要的角色。

超精密磨削技术是指在高速旋转的磨料轮和硅片之间通过高精
度的控制,实现对硅片表面进行微米甚至纳米级的磨削加工。

这种
技术要求磨削设备具备高速、高精度、高稳定性和高自动化等特点。

在大尺寸硅片的磨削加工中,传统的磨削设备已经无法满足对加工
精度和效率的要求,因此需要引入先进的超精密磨削技术与装备。

目前,国内外在大尺寸硅片超精密磨削技术与装备方面进行了
大量研究和开发。

例如,采用高速旋转的磨料轮和先进的控制系统,实现了对硅片表面的微米级甚至纳米级的磨削加工。

同时,还利用
先进的三维测量技术和自动化装备,实现了对硅片表面形貌和精度
的在线监测和控制,从而保证了加工质量和稳定性。

大尺寸硅片超精密磨削技术与装备的发展,不仅推动了半导体
制造技术的进步,也为半导体行业带来了更高的产能和更优质的产品。

随着半导体行业对硅片加工精度和效率要求的不断提高,大尺
寸硅片超精密磨削技术与装备必将在未来发挥着越来越重要的作用。

我们期待着这一领域的技术不断创新,为半导体行业的发展带来更
多的可能性和机遇。

超高速磨削技术在机械制造中的应用分析

超高速磨削技术在机械制造中的应用分析

定 的差 异 。深 磨技 术在 使 用 过 程 中 ,需 要 保 证 磨 削速 度 控 制 在6 0 -2 5 0 m / s , 如果砂轮的材料是陶瓷, 要保证砂轮的速度为 1 2 0 m/ s , 比普 通磨 削技术 的磨除率高 了 1 o 0 —1 o O 0倍 。 2 . 2 超 高速磨削的精 密磨 削技术 参考文献
主要的作用和功能就是控制磨削零件的质量 。 精密磨削技术, 可 以实现零件的精 细磨削 , 精确零件 的精准尺度。例如, 在机 械 制造 的零 件 加工 和 生 产 过程 中 , 加 工较 细 磨 料 的时 候 , 可 以 根据磨削砂轮的特 点进行磨粒。 一般情况下, 超高速精密技术 的磨 削砂 轮 的 材料 是 金刚 石 , 通 过 同一 个装 置完 成金 刚 石和 零 件表面光滑度 的磨削 , 需要对硅片的平面度进行控制, 保证硅 片平面度在 O . 2 一O _ 3 纳米之间, 零件 的表面粗糙度要控制在 1 纳米之 内, 这种方法可 以有效地保证机械制造中的零件质量。 2 产材料具有 非常大的硬度 , 在加工过程 中会产生较高的温度。所 以, 在应 用 超 高速 磨 削技 术 对 零 件 的 厚 度进 行 磨 削 的 时候 ,对 零件 的 导热十分重要 。降低零件在磨削过程 中的热度,会增强磨屑 的粘度和韧性 , 导致加 工困难 。如果磨削工作的难度增加, 可 能会在机械制造的加工过程 中, 造成零件变形 的情况 , 损害砂 轮, 影响了机械制造的生产质量 。 例如, 在零件的磨削过程中, 砂轮 出现裂痕 , 或者烧伤 的现象 , 会影 响零件的质量, 降低磨 削的工作效率。因此 , 在对零件进行加工的时候 , 要根据零件 的材料 , 有选择性地进行加工和磨削 2 . 4超 高速磨 削的特点 随着科学技术的不断进步和发展, 超高速磨削技术的水平 也不断的上升。在机械制造中应用磨削技术, 可以有效地降低 生产成本, 提高生产质量, 促进 了机械制造的发展。 在超高速磨 削技 术 的应 用过 程 中 可 以发现 , 超 高速 磨 削 技术具 有 明显 的节 能环 保特 点 , 符 合 目前 我 国 的可 持续 发展 战 略方针 。在 机械 制 造 中应 用超 高速 磨 削技 术 可 以缩 短零 件加 工 的时 间, 降低 电力 等能源消耗。在零件 的加工生产过程中, 提高 了零件表面的光 滑度, 延长了砂轮的使用时间, 降低 了材料和人力等方面的能源 消耗, 提高了机械制造 的工作效率, 促进了机械制造的发展。 3总结 机械制造在我 国的工业生产和发展过程中,发挥了重要 的作用,实现 了零件 的加工和使用。超高速磨削技术在机械 制造中的应用, 可 以有效地提高零件 的加工和生产效率 , 缩短 了零件 生产加工 的时间, 节约 了能源 , 降低 了生产成本 , 提高 了机械制造 的经济效益,促进 了机械制造的发展。不同的超 高速 磨 削 技 术 ,在机 械制 造 中发 挥 了不 同的作 用 。 根据 机 械 制造 零 件 生 产加 工 的需 要 , 结 合 超 高 速 磨 削技 术 的特 点 , 选 择 合 适 的技 术 , 实 现对 零件 的磨 削 , 才 能有 效 地控 制 机 械制 造 的 质量 , 保 证 零 件 的有 效 使 用 。

高速磨削方法简介.

高速磨削方法简介.

强力磨削的特点
(1)它可以代替一部分车削、铣削和刨削等; (2)强力磨削应用适当时,可以直接从毛坯磨成 成品,粗精加工一次完成; (3)加工效率成倍提高;
(4)可以减少加工设备,节省由于不同加工工序 所需要的装卸调整等辅助时间;
(5)它不受工件表面条件(如锈、硬点、断续表 面等)以及材料硬度,韧性的限制; (6)加工精度和表面粗糙度小。

三、砂带磨削

1.砂带磨削原理: 砂带磨削是以砂带 作为磨具并辅之以 接触轮(或压磨板)、 张紧轮、驱动轮等 磨头主体以及张紧 快换机构、调偏机 构、防(吸)尘装置 等功能部件共同完 成对工件的加工过 程。具体讲就是将 砂带套在驱动轮、 张紧轮的外表面上, 并使砂带张紧和高 速运行,根据工件形 状和加工要求以相 应接触和适当磨削 参数对工件进行磨 削或抛光,如下图所 示。(1为接触轮, 2为张紧轮,3为砂 带,4为工件)
国内磨削技术的发展情况

超高速磨削技术在国外发展十分迅速,在国内 也引起了高度重视。我国高速磨削起步较晚,自 1958 年,我国开始推广高速磨削技术。1977 年, 湖南大学在实验室成功地进行了100m/ s 和 120m/ s 高速磨削试验。湖南大学开始针对一台 250m/ s 超高速磨床主轴系统进行高速超高速研 究,并在国内首次进行了磁浮轴承设计[14]。
20 世纪90年代至现在,东北大学一直在开展超高 速磨削技术的研究,并首先研制成功了我国第一 台圆周速度200m/s、额定功率55kW 的超高速试 验磨床,最高速度达250m/s[1]。
一、高速磨削
磨削原理
关于高速磨削机理的研究,研究者一般是用最 大切屑(磨屑)厚度dmax来解释高速磨削中诸多磨 削现象:在保持其他参数不变,仅增大磨削速度vs 情况下,单位时间内磨削区的磨粒数增加,每个磨 粒的切下的磨屑厚度变小,导致每颗磨粒承受的磨 削力大大变小,dmax减小,每个磨削刃上的作用切 削力减小,dmax减小也能改善表面粗糙度Ra和减 缓切削力对砂轮磨损的影响,另外,总磨削力随sv 增大而减小;在保持dmax不变,即增大vs同时成比 例地提高工件进给速度vw,或者加大磨削深度,每 个磨削刃上的作用切削力及磨削力并没有改变,但 随vw提高而成比例地提高材料磨除率

《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

《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

2018/3/11
第1节 概述
二、精密和超精密砂轮磨料磨具
磨料及其选择
超硬磨料制作的磨具在以下几方面能够满足精密加工和超精密加工 的要求,因此使用广泛。
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。
3)磨削时,一般工件温度较低,因此可以减小内应力、裂纹和烧伤等缺
磨具的形状和尺寸及其基体材料
根据机床规格和加工情况选择磨具的 形状和尺寸。 基体材料与结合剂有关。
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第1节 概述
三、精密和超精密涂覆磨具
涂覆磨具分类
根据涂覆磨具的形状、基底材料和工作条件与用途等,分类见下表
涂 覆 磨 具
工 作 条 件
基 底 材 料
形 状
耐 水 (N)
2018/3/11
精密砂带磨削:砂带粒度F230~F320,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。
2018/3/11
第1节 概述
一、精密和超精密加工分类
游离磨料加工
磨料或微粉不是固结在一起, 而是成游离状态。 传统方法:研磨和抛光 新方法:磁性研磨、弹性发射 加工、液体动力抛光、液中研 抛、磁流体抛光、挤压研抛、 喷射加工等。
第3章 精密磨削和超精密磨削 3.1 概述
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。

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。

总之,精密磨削和超精密磨削是现代机械加工中的重要技术,能够实现高精度、高效率、低损伤的零件制造。

随着制造业的不断发展,这些技术将在未来发挥更加重要的作用,为先进制造和高精度零件的生产提供有力支持。

磨削加工技术的发展趋势

磨削加工技术的发展趋势
s l s a删 综 R

磨削 加 工 技术 的发 展 趋 势
赵 恒华① 宋 涛① 蔡光起②
( ①辽宁石油化工大学机械工程学院 , 辽宁 抚顺 130 ; 10 1 ②东北大学机械工程与 自 动化学院, 辽宁 沈阳 100 ) 104
摘 要: 综述 了磨 削加 工的发展 趋势 , 要包 括高速磨 削 、 主 超高 速磨 削 、 密和超 精密 磨削 、 精 缓进 给磨 削 、 效 高 深切磨 削 、 砂带磨 削及 绿色磨 削 技术 。分析 了超 高速磨 削加 工 的机理及 超 高速磨 削的优 越性 。 阐述 了高 速超 高速磨 削加 工技术 的发 展前 景。 关 键词 : 磨削 精 密磨 削 高效 磨 削 超 高速磨 削 中图分 类号 :H1 1 T 6 文献 标识 码 : A
( col f ehn a E g er g L oi h u n e i , uhn130 , H @Sho o M cai l ni en , i n gSi aU i rt Fsu 10 1 C N; c n i a n h v sy @Sho o M cai l ni en col f ehn a E g er g&A t ao , ohatnU i rt, hnag 04 C N) c n i u m tn N r es r n e i S eyn 1 0 ,H o i t e v sy 10
Ab t a t n t i p p r h e e o me t r n so r d n r c s s s mma z d,mo t cu i g h g - p e s r c :I h s a e ,t e d v lp n e d f i i g p o e swa u t g n i re sl i l dn ih s e d y n

高速高效磨削技术

高速高效磨削技术

砂轮。新技术包括了砂轮设计、截面
形状的优化、粘结剂的结合强度及其 适用性、砂轮基体的材料。
图 高速磨削用砂轮
5 砂轮在线修整技术
在磨削过程中,砂轮由于磨钝和磨损,需要进行及时修整, 特别是对超细磨料砂轮而言,更需频繁修整。普通砂轮修整比 较容易;人造金刚石砂轮、CBN砂轮的修整、超硬磨料砂轮的 修圆及磨料开刃重要的研究课题。
4
3 高速、高精度主轴单元制造技术 主轴单元包括主轴动力源、主轴、轴承和机架几个部分,它 影响着加工系统的精度、稳定性及应用范围,其动力学性能及 稳定性对高速高效磨削、精密超精密磨削起着关键的作用。
图 高速磨削主轴
图 液体动静压轴承
4 砂轮制造及其新技术
CBN砂轮和人造金刚石砂轮的应
用越来越广泛,而砂轮的许用线速度 也要求较高,一般在80m/s以上。单 层电镀CBN砂轮的线速度可达250m/s, 发展超高速磨削也需要150m/s以上的
第五章
高速高效磨削技术
1、高速磨削的定义
高速磨削是通过提高砂轮线速度来达到提高磨削去除率和磨削质量 的工艺方法。 普通磨削: 高速磨削: V< 45m/s 45m/s<V< 150m/s
超高速磨削: V> 150m/s
高速高效磨削用的磨床具有很高的主
轴转速和功率、高度自动化和牢靠的磨削 进程,还具有高精度、高阻尼、高抗振性
6其他高效磨削工艺:
快速短行程磨削、大气孔宽砂轮磨削工艺、多砂轮磨削 工艺、恒压力(定力)磨削工艺、冷风磨削工艺、单点磨削工艺、 高速日负荷磨削工艺在此不作一一介绍。 快速短行程磨削 恒压力磨削 多砂轮磨削工艺

① ② ③
总结高速磨削有如下优点:
磨粒的未变形切削焊度减小,磨削力下降。 砂轮磨损减少,提高砂轮寿命。 在磨粒最大未变形切削厚度不变条件下,可加 大磨削深度或工件速度,提高磨削效率。

超精密切削加工主要指金刚石刀具的超精密切削

超精密切削加工主要指金刚石刀具的超精密切削

超精密切削加⼯主要指⾦刚⽯⼑具的超精密切削超精密切削加⼯主要指⾦刚⽯⼑具的超精密切削。

超精密切削的⼯作机理:普通的切削的切削深度⼀般远⼤于材料晶粒的尺⼨,切削加⼯以数⼗计的晶粒团为加⼯单位,在切削⼒的作⽤下从基体上去除⾦属。

⽽超精密加⼯的切削层很薄或尺⼨很⼩,切削深度和进给量必然很⼩,特别是亚微⽶和纳⽶级的超精密切削,切削深度通常⼩于材料晶粒直径,使的切削只能在晶粒内部进⾏。

超精密切削时的切削⼒的特征为:切削⼒微⼩,单位切削⼒很⼤,切削⼒随着切削深度的减⼩⽽增⼤,⽽在切深很⼩时切削⼒却急剧上升。

超精密切削加⼯的特点与应⽤(1)单位切削⼒⼤实现纳⽶级的超精密加⼯的物理实质是切断材料的分⼦、原⼦间的结合,实现原⼦或者分⼦的去除,因此切削⼒必须超过晶体内部的分⼦、原⼦结合⼒。

(2)切削温度由于超精密切削的切削⽤量极⼩以及⾦刚⽯⼑具和⼯件材料具有的⾼导热性,因此超精密切削温度相当低。

(3)⼑刃圆弧半径对最⼩切削厚度的限制⼑具刃⼝半径限制了其最⼩的切削厚度,⼑具刃⼝越⼩,允许的最⼩切削厚度也越⼩。

超精密切削的应⽤超精密加⼯主要⽤于加⼯软⾦属材料以及光学玻璃、⼤理⽯和碳素纤维板等⾮⾦属材料,主要加⼯对象是精度要求很⾼的镜⾯零件。

(下图是超精密切削球⾯镜的加⼯原理图)球⾯镜的加⼯原理1-主轴;2-凹⾯镜;3-⼑具轴超精密磨削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。

1.超精密砂轮磨削的磨削超精密砂轮磨削机理:( 1 ) 超微量切除超精密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急速地增加并变得⾮常⼤,可能接近被磨削材料的剪切强度的极限。

超高速超精密加工技术主要内容

超高速超精密加工技术主要内容
超精密加工技术可以保证加工的高 精度,提高产品的质量和性能。
高可靠性
超高速超精密加工技术可以保证加 工过程的稳定性和可靠性,减少故 障和误差。
技术挑战
设备成本高
超高速超精密加工设备成本较高,需要大量的资 金投入。
技术难度大
超高速超精密加工技术难度较大,需要高技能的 技术人员操作和维护。
加工材料有限
纳米级加工技术是利用纳米级的加工工具和工艺来制造纳米 级零件和结构的技术。
详细描述
纳米级加工技术采用特殊的加工工具和工艺,如纳米压印、 纳米光刻等,实现纳米级别的加工精度。该技术能够制造出 具有纳米级精度和复杂结构的零件和结构,广泛应用于微电 子、生物医学等领域。
加工设备与工具
总结词
加工设备与工具是实现超高速超精密加工的关键因素之一。
详细描述
加工设备与工具的精度、稳定性和可靠性对超高速超精密加工的加工效果和效率有着至关重要的影响 。先进的加工设备与工具能够提供更高的加工精度和效率,同时减少误差和故障率,提高加工质量和 效率。
04
技术优势与挑战
技术优势
高效率
超高速加工技术可以大大提高加 工效率,缩短加工时间,降低生
产成本。
高精度
微型机械零件
该技术还可以用于制造微型机械零件,如微型传感器、微型执行器等,以满足微电子领域对高精度、小尺寸零件 的需求。
其他ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ域应用案例
医疗器械领域
超高速超精密加工技术可以用于制造医疗器械,如人工关节、牙科种植体等,以提高其 表面质量和生物相容性。
能源领域
该技术还可以用于制造能源设备,如太阳能电池板、燃料电池等,以提高其光电转换效 率和能量密度。
优化切削参数和刀具路径, 提高工件表面完整性和光 洁度。

磨削工艺的发展历程

磨削工艺的发展历程

磨削工艺的发展历程磨削工艺是一种利用磨料与工件相互作用进行加工的机械加工方法,广泛应用于各个行业。

磨削工艺的发展历程可以追溯到古代的磨石时代,但随着科技的发展和需求的变化,磨削工艺不断向前发展,经历了多个阶段。

在古代,人们最早使用的磨削工艺是手工磨削。

他们使用磨石和磨盘来研磨工件表面,以满足他们的需求。

然而,这种方法非常耗时耗力,并且效果不稳定。

因此,人们开始寻求更高效的磨削方法。

18世纪末,工业革命的到来标志着磨削工艺的新时代的开始。

人们开始使用带有磨料的机器工具进行磨削。

首先出现的是水磨石,随后发展出了手动磨床和自动磨床等机械设备。

这些设备大大提高了磨削的效率和质量,并广泛应用于各个领域。

20世纪初,磨削工艺进入了电力时代。

电动磨床和电动磨削机的出现革新了磨削工艺。

电动磨床通过电动机驱动磨削工具进行磨削,减少了人力投入,提高了效率。

电动磨削机增加了磨削参数的控制,使得磨削过程更加精确。

20世纪50年代,随着计算机技术的发展和应用,磨削工艺开始智能化。

数控磨床的出现使得磨削工艺能够实现自动化和精确控制。

数控磨削通过将磨削参数输入计算机,由计算机来控制磨削过程,大大提高了磨削的精度和效率。

21世纪以来,磨削工艺又迎来了新的发展。

高速磨削、超精密磨削、硬磨削、纳米磨削等新的磨削方法相继出现。

高速磨削利用高速旋转的磨削工具进行磨削,提高了磨削的效率和质量。

超精密磨削和纳米磨削可以实现亚微米甚至纳米级的加工精度。

硬磨削则可以对硬度较高的材料进行高效加工。

磨削工艺的发展促进了各个行业的进步。

它在汽车、航空航天、船舶、电子、医疗器械等领域发挥了重要作用。

随着科技的进步,磨削工艺将继续不断发展和创新,满足不断变化的需求。

例如,随着工业4.0的推动,磨削工艺将与智能制造、大数据等技术相结合,实现更高效、精确的磨削过程。

总之,磨削工艺是一种古老而又不断发展的机械加工方法。

从手工磨削到机械磨削,从电动磨削到数控磨削,再到高速磨削和超精密磨削,磨削工艺经历了多个阶段的发展。

超高速磨削通常指砂轮速度大于150ms的磨削超高速磨削.

超高速磨削通常指砂轮速度大于150ms的磨削超高速磨削.

超高速磨削通常指砂轮速度大于150m/s的磨削。

超高速磨削在欧洲、日本和美国等发达国家发展很快,被誉为“现代磨削技术的最高峰”。

国际生产工程学会(CIRP)将其确定为面向21世纪的中心研究方向,并进行了一些著名的合作研究。

超高速磨削可以对硬脆材料实现延性域磨削加工,对高塑性等难磨材料也有良好的磨削表现。

与普通磨削相比,超高速磨削显示出极大的优越性: 大幅度提高磨削效率,减少设备使用台数。

如采用电镀CBN砂轮以123m/s的高速磨削割草机曲轴,原来需要6个车削和3个磨削工序,现在只需要3个磨削工序,生产时间减少65%,每小时可以加工180件。

再如人们以125m/s的速度应用普通砂轮高效磨削淬硬低碳钢42CrMo4,切除率达167mm³/mms,比缓进给磨削大11倍。

磨削力小,零件加工精度高。

速度360m/s以下的试验表明,在一个较窄的速度范围(180-200 m/s)内,摩擦状态由固态向液态急剧变化,并伴随着磨削力的急剧下降。

笔者在单颗磨粒高速磨削45钢和20Cr钢试验中发现,摩擦系数在临界速度以下,随速度的增大而大幅度减少;超过临界速度后,摩擦系数却随速度的增大而略有增加。

降低加工工件表面粗糙度。

在其它条件相同时,33m/s,100m/s,和200m/s的速度磨削时,表面粗糙度值分别为Ra2.0,Ra1.4和Ra1.1µm。

砂轮寿命延长。

在金属切除率相同的条件下,砂轮速度由80m/s提高到200m/s,砂轮寿命提高8.5倍。

在200m/s的速度磨削时,以2.5倍于80m/s时的磨除率,寿命仍然提高1倍。

1 超高速磨削的发展欧洲欧洲,高速磨削技术的发展起步早。

最初高速磨削基础研究是在60年代末期,实验室磨削速度已达210-230m/s。

70年代末期,高速磨削采用CBN砂轮。

意大利的法米尔(Famir)公司在1973年9月西德汉诺威国际机床展览会上,展出了砂轮圆周速度120m/s的RFT-C120/50R 型磨轴承内套圈外沟的高速适用化磨床。

超精密磨削PPT课件

超精密磨削PPT课件

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13
普通磨料磨具的标志
普通磨料固结磨具的标志按国标GB2484-84规定,其书写顺序为: 磨具形状、尺寸、磨料、力度、组织、结合剂、最高工作线速度。
国标GB2484-84
国际标准ISO
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超硬磨料磨具的标志
书写顺序为:形状、尺寸、磨料、粒度、结合 剂和浓度等。平行砂轮标志示例如下:
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(7)磨具形状和尺寸及其选择
普通磨料固结磨具主要有砂轮、磨头、油石和沙瓦等,有关名称、代号、 形状及基本用途等可查阅国家标准GB2484-84和GB4127-84。磨头的代号为 M,油石的代号为W。
对于砂轮,其系列及其代号有:平行系列(P)、筒形系列(N)、碟形系 列(D)、专用系列(J)。
W5,W3,W0.5
选择
普通磨料 超硬磨料
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7
(3)结合剂及其选择
结合剂的作用是将磨粒粘合在一起,形 成一定形状,并有一定强度的磨具。常 用结合剂:
陶瓷结合剂-V
树脂结合剂—B
金属结合剂—M
结合剂选择影响砂轮结合强度、自锐性、 化学稳定性和修整方法等。
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8
(4)组织和浓度及其选择
普通磨具:磨粒的含量用组 织表示,反映了磨粒、结合 剂和气孔的比例关系。
以磨粒率表示的磨具组织及其应用范围 根据国标CB 2484—84
组织号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14
磨粒率 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44 42 40 38 36
超硬磨具:超硬磨料耐磨性好、比较昂贵,硬度一般较高。在标 志中,无硬度项。
磨具硬度等级名称及其代号

精密磨削和超精密磨削

精密磨削和超精密磨削

五、超硬磨料砂轮的平衡
静平衡 力矩平衡,用于窄砂轮的平衡,是在一个平面上的平衡。 (1)机外静平衡架上平衡 (2)机上动态平衡 (3)机外动态平衡
动平衡
力偶平衡,用于宽砂轮和多砂轮轴的平衡,是在一个有一 定长度的体上进行力偶平衡。 一般在动平衡机上进行。
2016/6/6
超精密磨削
一、超精密磨削和镜面磨削
开式砂带磨削
闭式砂带削
砂带磨削分类: 按砂带与工件接触形式 分为接触轮式、支承板 (轮)式、自由浮动接 触式和自由接触式。 按加工表面类型分为外 圆、内圆、平面、成形 表面等磨削方式。
开式砂带磨削
一、砂带磨削方式、特点和应用
砂带磨削特点
1)砂带与工件是柔性接触,磨粒载荷小而均匀,砂带磨削 工件表面质量高,表 面粗糙度可达Ra 0.05~0.01μm,砂带磨削又称“弹性”磨削。 2)砂带制作时,用静电植砂法易于使磨粒有方向性,力、热作用小,有较好的 切削性,有效地减小了工件变形和表面烧伤。工件的尺寸精度可达5~0.5μm, 平面度可达1μm。砂带磨削又有“冷态” 磨削之称。 3)砂带磨削效率高,无需修整,有“高效”磨削之称。 4)砂带制作简单方便,无烧结、动平衡等问题,价格也便 宜,砂带磨削设备结 构简单,有“廉价”磨削之称。 5)砂带磨削有广阔的工艺性和应用范围、很强的适应性,有“万能”磨削之称。
磨削效率高。
综合成本低。
二、超硬磨料砂轮修整(修整过程)
整形
对砂轮进行微量切削,使砂轮达到所要求 的几何形状精度,并使磨料尖端细微破碎, 形成锋利的磨削刃。
修锐
去除磨粒间的结合剂,使磨粒间有一定的容 屑空间,并使磨刃突出于结合剂之外(一般 是磨粒尺寸的1/3左右),形成切削刃。
二、超硬磨料砂轮修整(修整方法) 车削法 磨削法

精密磨削的名词解释

精密磨削的名词解释

精密磨削的名词解释在工业制造领域中,精密磨削是一项重要的加工工艺,用于加工各种材料的工件,以提高其精度和表面质量。

精密磨削是一种通过在工件表面上进行磨削来去除材料的加工方法,使得工件能够达到预定的尺寸和形状要求。

1. 精密磨削的原理精密磨削的原理是通过刃具和工件之间的相互作用来实现材料去除。

刃具通常使用高硬度的磨粒或砂轮,通过相对运动和足够的压力将切削力集中在工件表面上的一个小区域内,从而去除材料。

同时,通过与刃具之间的冷却和润滑液的使用,可以减少磨削过程中的热量积累和摩擦,提高切削效率和加工表面质量。

2. 精密磨削的应用领域精密磨削广泛应用于航空航天、汽车制造、电子元件、模具加工等领域。

在航空航天领域,精密磨削被用于制造高精度的发动机零部件和航空导航仪器。

在汽车制造领域,精密磨削被用于制造汽车发动机的曲轴、摇臂、缸套等关键部件。

而在电子元件制造中,精密磨削则可以用来加工小型高精度的电子元件的结构零件。

此外,模具加工行业也常使用精密磨削来制造高精度的模具和刀具。

3. 精密磨削的优势与其他加工方法相比,精密磨削具有独特的优势。

首先,磨削过程可以实现高精度的尺寸控制和表面质量要求,特别适用于需要非常严格尺寸和形状要求的工件。

其次,精密磨削可以加工各种材料,例如金属、陶瓷、塑料等,对材料的可加工范围较广。

此外,由于磨削过程可以使用多种刃具和磨粒,并可以进行多道次的加工,可以逐步去除材料和达到更高的加工精度,使得精密磨削非常灵活和适应性强。

4. 精密磨削的发展和挑战随着现代制造技术的不断进步,精密磨削也在不断发展。

新的磨削设备和磨削工艺不断涌现,加工效率和加工质量得到了显著提高。

例如,高速磨削和超声波磨削等新的技术手段,使得精密磨削变得更加高效和精确。

然而,精密磨削也面临着一些挑战。

首先,磨削过程需要对设备和工具进行严格的控制,加工成本较高。

其次,由于磨削过程中产生的高温容易导致工件表面的热裂纹,因此需要进行适当的冷却措施和刃具润滑。

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又逐渐减小到零

磨粒与工件的接触过程:弹性区-塑性区-切削区-塑 性区-弹性区

微切削、塑性流动、弹性破坏、滑擦作用顺序出现
3.4.2 超精密磨削机理
超精密磨削机理:
1、微刃的微切削作用;
2、微刃的等高切削作用;
3、微刃的滑擦、挤压、抛光作用;
4、弹性变形作用
3.4.3 超精密磨削工艺


结构和制造:要求:抗冲击强度高,耐热性好, 微破碎性好,杂质含量低;

磨料:Al2O3,SiC,CBN和金刚石; 结合剂:树脂,陶瓷,金属;

速度:树脂,陶瓷+ Al2O3,SiC,CBN 125m/s; 极硬的CBN和金刚石 150m/s;单层电镀CBN 250m/s;

基体:铝基体,碳纤维塑料(CFRP),CFRP+M 复合基体;

高效深磨:1979,P.G.Wemer,结合缓进给磨削,提出高效深
磨的概念;1983,居林自动化公司制造了第一台高效深磨快进 磨床, Vs=100-180m/s,高压油冷却,实现以磨代铣,一次成 形;1984,AES奖,1988,发表文章,标志新纪元开始;
§3.2.2 超高速磨削的相关技术
超高速磨削的砂轮:

陶瓷结合剂、树脂结合剂金刚石砂轮:磨削速度可选高 些,金属结合剂金刚石砂轮:磨削速度可选低些。

而立方氮化硼砂轮的磨削速度可达80~100m/s,主要 是因为立方氮化硼磨料的热稳定性好。
3.4.3 超精密磨削工艺——
磨削速度和磨削液
超硬磨料砂轮磨削时,磨削液的使用与否对砂轮的 寿命影响很大,如树脂结合剂超硬磨料砂轮湿磨可比
3.3 缓进给磨削

特点: 接触弧长是普通磨削的10-20倍,去除率高 ,生产率大; 大切深一次进给,砂轮型面保持性好,适于型面和沟槽加工 切深大,磨粒多,易烧伤,应强冷。 粗精加工一次完成,效率高; 难加工材料的一次成型磨削;


表面粗糙度、精度表面质量好;
接触面积大,切削磨粒多,需要机床功率大。
3.4 超精密磨削
3.4.1 定义 3.4.2 超精密磨削机理
3.4.3 超精密磨削工艺 3.4.4 超精密磨削砂轮及其修整 3.4.5 超精密磨削对机床和环境的要求 3.4.6 影响超精密磨削的主要因素 3.4.7 在线电解修整磨削
3.4 超精密磨削 3.4.1 定义

定义:超精密磨削加工是指利用细粒度的磨粒或

20世纪50年代,德国ELB磨床公司首创缓进给磨削方式: 大切深,小进给;Vs<35m/s,高速度易引起磨削温度 上升,磨削烧伤危险增加;
3.3 缓进给磨削

缓进给磨削工艺 连续修整:边磨削边整形和修锐砂轮; 强化换热:冷却液以一定压力注入切削区;冲 洗砂轮表面切屑;

大气孔砂轮:容屑空间大,接触面积小,磨削 热少,冷却效果好,不易烧伤。
§3.2.2 超高速磨削的相关技术

单层超硬磨料砂轮: 单层高温钎焊超硬磨料砂轮:化学冶金结 合界面从根本上改变磨粒、结合剂、基体 的结合强度;300-500m/s,锋利,容屑空
间大,不易堵塞,磨削力、磨削温度低;
§3.2.2 超高速磨削的相关技术

欧洲:单层电镀CBN砂轮开槽、成形磨削;日本:金属、陶瓷 薄片砂轮;
超高速主轴和轴承

陶瓷轴承:日本东北大学研制CNC超高速平
面磨床使用陶瓷轴承,转速达30000rpm;

气浮轴承:日本东芝:ASV40加工中心,
30000rpm;

磁力轴承:功耗小,维护成本低,不需复杂密封,
但成本太高,控制复杂,日本Koyoseikok公司、
德国Kapp公司;

磁悬浮轴承:德国Kapp公司砂轮主轴,60000rpm,
砂轮结构:内冷却砂轮 喷嘴:锯齿形楔形结构清洗效果好,冷却不理想; 直角喷嘴设计简单,效果好,应用广泛;

供液方法:高压形成油雾,切削磨削工作区分离 封闭,并采用离心和静电方法进行油气分离;

低温磨削:N2,CO2
3.2.3 高速磨削加工工艺

磨削用量选择
3.2.3 高速磨削加工工艺



高速高精密磨削
三菱重工:CA32-U50A CNC超高速磨床, Vs=200m/s;结合高柔性 CNC系统和高精度微进给机构对阶梯轴、曲轴、凸轮轴等外回转面进行 磨削;


难加工材料高速磨削
陶瓷光学玻璃等硬脆材料的高速高效磨削;
3.2.5 高速磨削发展前景


发展高功率高速主轴
研制新型砂轮,提高磨削速度
立方氮化硼磨料,适用于超精密磨削,其特点有:

①磨料本身磨损少,可较长时间地保持锋利,磨具修
整次数少,耐用度和寿命长;

②磨具在尺寸和形状上保持性好,磨削精度高;

美国:金属单层砂轮(MSL):CBN+铜焊+金属基体,磨粒突出比
大,容屑空间大,结合剂抗拉强度高,磨削力低,提高了磨 削效率极限,制造成本极高;

砂轮结构优化:根据机床性能、使用要求、加 工对象进行设计优化

我国:至今没有专用砂轮,研究处于起步阶段;
超高速磨削的砂轮
砂轮修整: 一般不需修整,特殊:粗磨粒、低浓度电镀杯形修整

用固结磨料的磨具进行超精密磨削可以加工出表面粗糙度为 Ra0.1µm的镜面,通常也称为镜面磨削。其使用的固结磨料 磨具常见的有两种,即细粒度的砂轮、油石2-过渡层;3-机体
超硬磨料砂带
1-磨粒;2.3-结合剂;4-粘接膜;5-基底
超精密磨削磨料磨具

在超精密磨削中所使用的砂轮,其材料多为金刚石、
3.4.4 超精密磨削砂轮及其修整
对于铜、铝及其合金等软金属,利用金刚石刀 具进行超精密车削是十分有效;而对于黑色金属、 硬脆材料等,用精密和超精密磨削加工在当前是
最主要的精密加工手段。
精密磨削,超精密磨削的关键在于砂轮的选择、
砂轮的修整、磨削用量和高精度的磨削机床。
超精密磨削磨料磨具

超精密磨削用的磨料磨具


磨床结构改进
优化冷却润滑系统 磨削速度向超音速迈进
3.3 缓进给磨削
1、定义: 2、缓进给磨削工艺 3、特点: 4、应用:
3.3 缓进给磨削
缓进给磨削

定义:强力磨削、重负荷磨削、蠕动磨削、铣磨等;
显著特点是进给速度低:是普通磨削的10-3-10-2倍,但
是切深能达到20-30mm,是普通磨削的100-1000倍。
3 超高速磨削、超精密磨削、研磨 、抛光、珩磨、超声波磨削技术
3.2.1 超高速磨削的发展 3.2.2 超高速磨削的相关技术
3.2.3 高速磨削加工工艺
3.2.4 高速磨削的应用 3.2.5 高速磨削发展前景
3.3 缓进给磨削
1、定义: 2、缓进给磨削工艺 3、特点: 4、应用:
3.4 超精密磨削
3.5.4 研磨加工特点 3.5.5 研磨工艺及应用 3.5.6 研磨方法应用实例
3.6 抛光加工拉术
3.6.1 抛光加工的定义
3.6.2 抛光加工的机理 3.6.3 抛光加工的方法——机械抛光、化学抛光、 化学机械抛光、液体抛光、电解抛光和磁流变抛光
3.6.4 抛光加工的特点 3.6.5 抛光加工工艺及应用

技术难点:发热散热,价格成本;
超高速主轴和轴承

超高速轴承技术: 主轴系统核心是高速精密轴承,高速磨床多采 用滚动轴承;

滚动轴承提高极限转速的措施: 1)提高精度;

2)合理选择材料 陶瓷轴承:


优点:重量轻,热膨胀系数小;
硬度高;
耐高温,高温尺寸稳定性好;
3.4.1 定义 3.4.2 超精密磨削机理
3.4.3 超精密磨削工艺 3.4.4 超精密磨削砂轮及其修整 3.4.5 超精密磨削对机床和环境的要求 3.4.6 影响超精密磨削的主要因素 3.4.7 在线电解修整磨削
3.5 研磨加工技术
3.5.1 定义 3.5.2 研磨加工机理
3.5.3 研磨加工分类
干磨提高砂轮寿命40%左右。 磨削液除了具有润滑、冷却、清洗功能之外,还有
渗透性、防锈、提高切削性功能。
3.4.3 超精密磨削工艺——
磨削速度和磨削液

磨削液的使用应视具体情况合理选择。 金刚石砂轮磨削硬质合金时,普遍采用煤油,而不宜 采用乳化液;

树脂结合剂砂轮不宜使用苏打水。 立方氮化硼砂轮磨削时宜采用油性的磨削液,一般不 用水溶性液,因为在高温状态下,立方氮化硼砂轮与 水会起化学反应(水解作用)
耐腐蚀,弹性模量比钢高; 非磁性等; 寿命提高3-6倍,极限转速提高60%,温升降低35%-60%; 缺点:制造难度大,成本高,对拉伸应力和缺口应力敏感;

3)改进轴承结构:


增加球数;
空心球;


拱形球;
德国FAG公司研制了HS70和HS719系列新型高速 主轴轴承,减少了球直径,增加了球数,提高了 轴承结构的刚性;

器微米级修整;

金属结合剂砂轮一般用电解修锐; 陶瓷结合剂砂轮修整:日本,丰田工机:GZ50超高速 外圆磨床:金刚石滚轮以25000r/min的转速,以 0.1μm的进给精度进行修整;
超高速主轴和轴承

超高速电主轴技术:
超高速磨削主要采用大功率超高速电主轴; 德国:500m/s,25KW,30000-40000r/min; 日本:研制新型超高速磨头,250000r/min; 大功率高速电主轴优点:惯性扭矩小,振动噪声小,高 速性能好,可缩短加减速时间;
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