珩磨油石的磨削性能和磨削机理

　第6卷第2期2007年4月 江南大学学报(自然科学版)Journal of Southern Yangtze U niversity(N atural Science Edition)

Vol.6　No.2Apr.　2007　文章编号:1671-7147(2007)02-0220-04

收稿日期:2005-05-25;　修订日期:2005-10-17.

基金项目:江苏省自然科学基金项目(B K2004020);留学回国启动基金项目(教外司留[2004]527号);清华大学摩

擦学国家重点实验室开放项目(SK L T04-06).

作者简介:胡勤(1973-),男,安徽淮南人,机械设计及理论专业硕士研究生.

3通讯联系人:赵永武(1962-),男,山东嘉祥人,教授,工学博士,博士生导师.主要从事摩擦学和先进表面技术

及制造技术等研究.Email :zhaoyw @https://www.docsj.com/doc/ee2221785.html,

珩磨油石的磨削性能和磨削机理

胡　勤,　赵永武3

(江南大学机械工程学院,江苏无锡214122)

摘　要:珩磨加工过程中珩磨油石对加工效率和表面质量的影响至关重要.通过试验对比了国产

与进口的氧化铝油石在粗珩阶段的磨削性能,利用扫描电镜观察了油石在加工前后的表面微观形貌,指出油石中磨粒及气孔等因素对油石的磨削能力有较大影响.在揭示珩磨油石的磨削性能和磨损机理的基础上,为优化珩磨油石的加工性能提供了理论与实验的依据.关键词:氧化铝油石;磨削性能;磨粒中图分类号:T G 731;T G 745

文献标识码:A

Study on the Service Performance and Mechanism of

Domestic and Imported H oning Stones

HU Qin ,　ZHAO Y ong Οwu 3

(School of Mechanical Engineering ,Southern Yangtze University ,Wuxi 214122,China )

Abstract :Honing stone has been a focus of research for years owing to t heir significant effect s on honing efficiency and surface quality in honing p rocess.In t his paper t he service performance of domestic Al 2O 3honing stone is compared wit h t hat of imported Al 2O 3honing stone.Scanning elect ron micro scope (SEM )is used to analyze t he surface micro st ruct ure of t he honing stones.The result s st rongly indicate t hat bot h t he abrasive particles and porosity in honing stone have an important effect on t he service performance.These main influencing factors should be deliberately taken into account to f urt her optimize t he performance of honing stone.

K ey w ords :aluminum oxide honing stone ;working performance ;abrasive particle

珩磨加工是目前国内外普遍采用的对诸如液

压油缸和内燃机汽缸套等内孔表面进行精加工的一种相对低速的加工技术.从当前中国珩磨加工的总体水平来看,普遍存在珩磨加工效率低的问题,

与国外的高效珩磨加工存在较大的差距.

珩磨油石的磨削性能对珩磨加工过程及结果有着重要的影响,文中采用两种不同的国内外珩磨油石,以氧化铝为磨粒材料对工程油缸进行珩磨加

工,同时比较其加工效率的差异.另外,将加工前后的两种珩磨油石在扫描电镜下进行观察分析,研究其微观切削机理的不同[1Ο3],该研究结果对于先进珩磨油石的设计和制造具有指导意义.

1　试验条件及方法

试验在卧式珩磨机床上进行,加工原理见图1.图1中V 1为珩磨头往复速度,V 2为珩磨头旋转速度.试验工件的内孔直径<125mm ,长为1940mm ,液压油缸的材料为45号钢.试验时珩磨头往复速度V 1为9.5m/min ,V 2转速=17.7m/min [4Ο5].试验中作为对比的两种珩磨油石的参数见表1.试验方法为用表1中的两种油石分别对试验工件进行粗珩加工,经过固定时间的加工后

,用内径量表测量油缸内径的变化量.试验中主要依据测量内径的变化量,对粗珩加工的效率进行评定.

表1　珩磨油石的参数

T ab.1　P arameters of honing stones

油石型号

尺寸/mm

国产Al 2O 3磨料,陶瓷结合剂(渗硫)

150×10×10进口

Al 2O 3磨料,陶瓷结合剂

100×9×9

图1　珩磨加工示意

Fig.1　Schem atic diagram of honing process

2　实验结果及分析

珩磨油石的磨削性能可通过加工过程中工件材料的去除效率、工件的表面质量、珩磨油石的使用寿命以及珩磨机床消耗的功率等多项指标来分析.2.1　实验结果

实验中通过考察两种珩磨油石在粗珩加工过

程中工件材料去除效率(即加工效率)的差别,对比它们的磨削加工能力.在实验过程中,每经过5min 加工,测量油缸内径1次,通过测量经5min 加工后油缸内径的变化量,比较两种油石去除效率的差

别.两种珩磨油石加工时间与油缸内径尺寸变化量的关系对比见图2. 图2中显示每经过相同的加工时间(5min )后,进口油石使油缸内径尺寸发生变化的量约为国产油石的2～3倍.在加工中使用进口油石可以获得更高的加工效率,说明在提高被加工材料的去除率方面,进口油石的磨削性能优于国产油石.

图2　加工时间与油缸内径尺寸变化量的关系

Fig.2　The relation of honing time and variations of

cylinder inside diameter

2.2　油石加工前后形貌的扫描电镜观察

由于制造油石用的磨粒晶体生长机理不同或磨粒制备过程破碎方法的不同,磨粒的形状一般很不规则.理论上,具有不同晶体形状的同一种磨粒所表现出的磨削能力、抗压能力等物理机械性能均有所不同,对其磨削性能都有很大影响.因此利用扫描电镜观察两种油石的表面形貌,比较它们的差别以及在加工后的变化.图3和图4分别是国产与进口油石在加工前表面形貌的电镜照片.从照片可以看出:进口氧化铝油石相对于国产的氧化铝油石而言,进口油石中的磨粒数量比国产油石多,且顶锥角小于90°的磨粒数目也明显比国产油石的要多,即进口油石中具有尖锐刃口的磨粒数目多,因而磨削效果好.同时,可以看出在进口油石中磨粒和结合剂的结合程度比国产油石更为紧密,所以国产油石的磨粒在磨削过程中容易脱落,降低了磨削性能.另外,这两种油石明显不同之处为:气孔在油石中所占比例相差很多,进口油石中气孔的数量多于国产油石.日本学者认为,气孔是除磨粒和结合剂之外油石的第3个组成要素,认为油石中保持一定数量的气孔有助于提高油石的磨削能力. 图5和图6是国产油石与进口油石加工后的表面形貌.由图可以看出:经过一段时间的加工后,国产油石磨粒的磨损较快,磨粒轮廓钝化变平,磨削能力下降也较快;而进口油石的磨粒虽有磨损,但磨损过程较平缓,油石的表面形貌保持较为完好.

1

22　第2期胡勤等:珩磨油石的磨削性能和磨削机理

图3　国产油石加工前的表面形貌

Fig.3　The surface microstructure of domestic stone

before w

orking

图4　进口油石加工前的表面形貌

Fig.4　The surface microstructure of imported stone

before w

orking

图5　国产油石加工后的表面形貌

Fig.5　The surface microstructure of domestic stone

after w

orking

图6　进口油石加工后的表面形貌

Fig.6　The surface microstructure of imported stone

after w orking

3　氧化铝Al 2O 3磨粒的性能

氧化铝Al 2O 3磨粒是一种硬度高而脆的陶瓷材料,由于其在高温下有较好的化学稳定性,并且

高温硬度高、耐磨性好,因而被广泛作为珩磨油石的磨粒材料.氧化铝磨粒种类很多,通常有白刚玉、棕刚玉、铬刚玉、锆刚玉等,近些年又研制出的一种

微晶陶瓷刚玉磨粒.微晶刚玉磨粒比普通刚玉磨粒,表现出良好的自锐性,具有较高的磨削性能,从而提高了加工效率[6Ο8]. 分析原因可知,微晶刚玉磨粒在制造工艺上与其他氧化铝磨粒有明显不同之处:它采用了独特的成型工艺及烧结工艺,从工艺上保证了所得到的磨粒是由大量细小而均一的微晶体组成(1颗60粒度的磨粒,可能包含有数10万个亚微米级的微晶体),在保持了普通氧化铝磨粒硬度的情况下,保证了磨粒的高韧性.普通刚玉磨粒磨削时因穿晶碎裂而磨钝变平,降低了磨削性能.在磨削过程中,微晶刚玉磨粒中呈亚微米级尺寸的微晶体沿晶面碎裂从整个磨粒上脱落下来,使磨粒碎裂后仍能保持锋利,不需要整个磨粒从油石上脱落.因为微晶刚玉磨粒是由许多方向不规则的单个微小晶体构成的集合体,这种多晶集合体不会有一个明显方向上的解理面,当受到外力作用时,仅在颗粒某个局部区域发生破损,而且破碎在晶体分界面上就会终止,不至于延伸到整个晶粒.

对使用后的两种油石进行扫描电镜观察的过程中,将放大倍数设定为800×时,在国产油石中发现了明显具有解理破坏特征的磨粒(见图7),而进口油石中并没有找到这样的磨粒.解理破坏是由于晶体面间距不同,在外力作用下晶体沿着面间距大的结晶面被劈开.这些解理断裂的存在会使磨粒的强度大为降低,导致磨粒碎裂,从而降低了油石的磨削性能

.

图7　磨粒的解理断裂

Fig.7　Cleavage fracture of abrasive particle

2

22 江南大学学报(自然科学版) 第6卷　

4　结　语

1)

在磨削条件及珩磨加工工艺参数非常近似

且适宜的条件下将国产氧化铝油石与进口氧化铝油石进行对比实验,结果表明:进口油石表现出更强的磨削加工性能,可以获得较高的加工效率;

2)从油石表面微观形貌上看,进口油石的磨粒具有更为尖锐的刃口,在加工过程中保持较为完

好,没有发现具有明显解理裂纹的磨粒晶体,国产

油石磨粒的顶锥角更大一些,加工过程中磨粒钝化变平的现象较为明显,并且可发现有典型解理破坏特征的磨粒,另外,进口油石中气孔数量明显较多,这可以增大容屑空间同时有利于散热;

3)两种油石表面形貌及磨削性能上的差异,反映了油石制作工艺上存在差别,因此在油石制作过程中,通过改善磨粒形状以及改变油石中气孔的数量等因素,可以显著提高油石的磨削性能.

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(责任编辑:彭守敏)

3

22　第2期胡勤等:珩磨油石的磨削性能和磨削机理

精密与特种加工技术课后答案

《精密与特种加工技术》课后答案 第一章 1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何 答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。 2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革 答：⑴提高了材料的可加工性。 ⑵改变了零件的典型工艺路线。 ⑶大大缩短新产品试制周期。 ⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。 ⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。 3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系应该改如何正确处理特种加工与常规加工之 间的关系 答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，常规传统工艺必然难以适应。所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。 4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响举例说明. 答：工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。 第二章 1.简述超精密加工的方法，难点和实现条件 答：超微量去除技术是实现超精密加工的关键，其难度比常规的大尺寸去除加工技术大的多，因为：工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随即的。精度难以控制，工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大的影响，去除层越薄，被加工便面所受的切应力越大，材料就

精密和超精密砂带磨削时磨削机理的研究现状及发展趋势

精密和超精密砂带磨削时磨削机理的研究现状及发展趋势 机电工程系 20124329049 齐伟 摘要：介绍了砂带磨削的特点、应用及关键技术，论述了砂带磨削技术的发展趋势。砂带磨削作为一种新的加工技术，在国外已得到广泛应用，发展非常迅速。砂带磨削是一种高效率、低成本、多用途的磨削加工新方法，它对于各种材料及形状零件加工的适应性和灵活性远超过常规砂轮磨削工艺。 关键词：砂带；磨削；砂带磨削 目录 一、砂带磨削的机理和特点 (1)

二、国内外砂带磨削技术的研究及应用现状 (3) 三、砂带磨削趋势 (6) 引言： 随着汽车、建材、航空及轻工业的进步和发展, 对金属材料和非金属材料特别是难加工材料如不锈钢、钛合金、半导体材料、陶瓷材料等的表面加工质量、

精度、完整性等提出了更高要求, 若采用传统的车削、铣削等工艺方法难以满足这些要求。而砂带磨削作为一种磨削和抛光的新工艺, 是一种优质、高效、低耗的加工方法, 已成为精密、超精密加工的有效方法之一, 在各行各业发挥着越来越大的作用, 现已成为国内外材料和机械交叉学科中引人注目的领域, 具有很大的发展潜力。 一、砂带磨削的机理和特点 1.砂带的结构特点： 砂带是特殊形态的多刀、多刃的切削工具，其切削功能主要是由粘附在基底上的磨粒来完成。 如上图所示，砂带由基材、磨料和粘结剂三要素组成。基材可以是布或纸；粘接剂为胶或人造树脂；磨料可为刚玉、碳化硅或者玻璃砂等。基材在运动的过程中采用高压静电植砂的办法粘结上磨粒，因此砂带上的磨粒几乎都是垂直于基底，锐端向外，定向排列，分布均匀，多刃也基本上是等高排列的。 2.砂带磨削的切削原理： 砂带磨削是根据工件的形状与大小，以相应的方式，使高速运转的砂带与工件表面接触进行磨削或抛光的一种新工艺。 砂带机一般由电机、砂带、接触轮、张紧轮、张紧弹簧与支架、吸尘器及其它辅助部件等组成： 接触轮通常多采用橡胶轮，具有弹性接触的性能，并能在磨削的过程中起一定

金刚石工加工硬脆材料的磨损因素分

《航天用特殊材料加工技术》 课程大作业 题目：影响航天用硬脆材料加工工具磨损因素分析 姓名：陈广俊 学号： 1080830215 授课教师：张飞虎 哈尔滨工业大学航空宇航制造系 2011年11月11日

金刚石工具加工硬脆材料的磨损因素分 摘要：对金刚石工具加工硬脆材料时的磨损及其影响因素的国内外研究成果进行了综述，讨论了金刚石工具的磨损机理和影响金刚石工具磨损的各种因素，提出了需要深入研究的热点问题。 1.引言 随着科学技术的进步和现代工业的发展，硬脆材料(如激光和红外光学晶体、陶瓷、石英玻璃、硅晶体和石材等)的应用日益广泛。由于硬脆材料硬度高、脆性大，其物理机械性能尤其是韧性和强度与金属材料相比有很大差异，因此这些材料很难甚至不能采用普通的加工方法进行加工。金刚石是自然界已知的硬度最高的物质，其优异的性能使其在硬脆材料加工领域具有广阔的前景。目前，采用金刚石工具对硬脆材料进行切割和磨削仍是有效的加工方法，如用金刚石切割工具切割石材、用金刚石砂轮磨削陶瓷等。 加工硬脆材料的金刚石工具主要有各种金刚石锯和金刚石砂轮等，尽管各种工具的应用范围和加工特点不同，但其磨损机理都大致相同。因为金刚石工具的磨损对工件的加工质量和加工过程的影响很大，工具的磨损性能是反映工具性能、工艺参数是否合理的一个重要指标，所以对金刚石工具磨损机理的研究对指导金刚石工具的合理制造和工艺参数的合理选择具有重要意义。长期以来，国内外许多学者致力于金刚石工具磨损机理的研究，并已取得了可喜的成果。 2.金刚石工具磨损机理的研究 用金刚石工具加工硬脆材料时，由于剧烈摩擦、高温等的作用，工具不可避免地会产生磨损，而磨损是一个非常复杂的过程。 (1)磨损的三个阶段 金刚石工具的磨损由三个阶段组成：初始的快速磨损阶段(也称过渡阶段)、磨损率约为常数的稳定磨损阶段以及随后的加速磨损阶段。加速磨损阶段表明工具不能继续工作，需要重新修整。 (2)磨粒磨损形式 磨粒磨损形式可分为：整体磨粒、微破碎磨粒、宏观破碎磨粒、磨粒脱落及磨粒磨平。这几种磨损形式所占的比例决定于不同的磨损阶段、所用工具和被加工材料等。TWLiao等定量研究了微进给磨削结构陶瓷时金刚石砂轮的磨损并指出：在过渡阶段和稳定磨损阶段，砂轮的磨损不同。过渡阶段的磨损不仅决定于砂轮的规格、材料特性和磨削条件，更重要的决定于砂轮的制备方法。在过渡阶段，因砂轮刚修整过，磨粒伸出最大，许多磨粒不参加切削，所以整体磨粒的比例比稳定阶段高；同时，修整使许多磨粒伸出过大，把持力不够，磨粒脱落的比例比稳定阶段高；此外，修整会削弱一些磨粒，使微破碎磨粒的比例比稳定阶段高。稳定阶段的磨粒磨损主要是摩擦磨损，较低的微破碎磨粒比例和相对高的摩擦磨损比例说明砂轮没出现自锋利现象，这对加工是不利的。哈工大的仇中军等通过用金刚石砂轮磨削

磨削加工原理

7.3.2珩磨 珩磨是磨削加工的 1 种特殊形式，属于光整加工。需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨加工范围比较广，特别是大批大量生产中采用专用珩磨机珩磨更为经济合理，对于某些零件，珩磨已成为典型的光整加工方法，如发动机的气缸套，连杆孔和液压缸筒等。 （1）珩磨原理 在一定压力下，珩磨头上的砂条（油石）与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动，珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用，从加工表面上切下极薄的金属层。 （2）珩磨方法 珩磨所用的工具是由若干砂条 ( 油石 ) 组成的珩磨头，四周砂条能作径向张缩，并以一定的压力与孔表面接触，珩磨头上的砂条有 3 种运动 ( 如图 7.3 a ) ；即旋转运动、往复运动和加压力的径向运动。珩磨头与工件之间的旋转和往复运动，使砂条的磨粒在孔表面上的切削轨迹形成交叉而又不相重复的网纹。珩磨时磨条便从工件上切去极薄的一层材料，并在孔表面形成交叉而不重复的网纹切痕 ( 如图 7.3 b ), 这种交叉而不重复的网纹切痕有利于贮存润滑油，使零件表面之间易形成—层油膜，从而减少零件间的表面磨损。 （3）珩磨的特点 1）珩磨时砂条与工件孔壁的接触面积很大，磨粒的垂直负荷仅为磨削的 1/50~1/100 。此外，珩磨的切削速度较低，一般在 100m/min 以下，仅为普通磨削的 1/30~1/100 。在珩磨时，注入的大量切削液，可使脱落的磨粒及时冲走，还可使加工表面得到充分冷却，所以工件发热少，不易烧伤，而且变形层很薄，从而可获得较高的表面质量。 2）珩磨可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度，珩磨能获得的孔的精度为 IT6~IT7 级，表面粗糙度 Ra 为 0.2~0.025 。由于在珩模时，表面的突出部分总是先与沙条接触而先被磨去，直至砂条与工件表面完全接触，因而珩磨能对前道工序遗留的几何形状误差进行一定程度的修正，孔的形状误差一般小于 0.005mm 。 3）珩磨头与机床主轴采用浮动联接，珩磨头工作时，由工件孔壁作导向，沿预加工孔的中心线作往复运动，故珩磨加工不能修正孔的相对位置误差，因此，珩磨前在孔精加工工序中必须安排预加工以保证其位置精度。一般镗孔后的珩磨余量为 0.05~0.08mm ，铰孔后的珩磨余量为 0.02~0.04mm ，磨孔后珩磨余量为0.01~0.02mm 。余量较大时可分粗、精两次珩磨。 4）珩磨孔的生产率高，机动时间短，珩磨 1 个孔仅需要 2~3min ，加工质量高，加工范围大，可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜件等，但不宜

金刚石刀具的磨损机理

金刚石刀具的磨损机理 引言：由于金刚石材料的高硬度和各向同性使其磨损非常缓慢。是一种理想的刀具材料。为了充分发挥PCD刀具的切削性能，世界各国先后投入大量人力物力对PCD刀具进行研究。 1、金刚石刀具的磨损形态 金刚石刀具的磨损形态常见于前刀面磨损、后刀面磨损和刃口崩裂。 1、金刚石刀具的磨损机理 金刚石刀具的磨损机理比较复杂，可分为宏观磨损与微观磨损。前者以机械磨损为主，后者以热化学磨损为主。宏观磨损的基本规律如图，早期磨损迅速，正常磨损十分缓慢。通过高倍显微镜观察，刃口质量越差及锯齿度越大，早期磨损就越明显。这是因为金刚石刀刃圆弧采用机械方法研磨时，实际得到的是不规则折线如图，在切削力作用下，单位折线上压力迅速增大，导致刀刃磨损加快。另一个原因是，当金刚石刀具的刃磨压力过大或刃磨速度过高，及温度超过某一临界值时，金刚石刀具表面就会发生氧化与石墨化，使金刚石刀具表面的硬度降低，形成硬度软化层。在切削力作用下，软化层迅速磨损。由此可见，金刚石刀具刃磨质量的高低会严重影响它的使用寿命与尺寸精度的一致性。 当宏观磨损处于正常磨损阶段，金刚石刀具的磨损十分缓慢，实践证明，在金刚石的结晶方向上的磨损更是缓慢。随着切削时间的延长，刀具仍有几十至几百纳米的磨损，这就是微观磨损。通过高倍显微镜长期观察以及用光谱与衍射分析后，金刚石刀具的微观磨损原因可能有以下3个： 1随着切削时间的不断延长，切削区域能量不断积聚，温度不断升高，当达到热化学反应温度时，就会在刀具表面形成新的变质层。变质层大多是强度甚差的氧化物与碳化物，不断形成，不断随切屑消失，逐渐形成磨损表面。

2金刚石晶体在切削力特别是承受交变脉冲载荷持续作用下，一个又一个C原子获得足够的能量后从晶格中逸出，造成晶体缺陷，原子间引力减弱，在外力作用下晶格之间发生剪切与剥落，逐渐形成晶格层面的磨损，达到一定数量的晶格层面磨损后就会逐渐形成刀具的磨损表面。 3金刚石刀具在高速切削有色金属及其合金时，在长时间的高温高压作用下，当金刚石晶体与工件的金属晶格达到分子甚至原子之间距离时，引起原子之间相互渗透。改变了金刚石晶体的表面成分，使得金刚石刀具表面的硬度与耐磨性降低，这种现象称为金刚石的溶解。金刚石刀具的磨损程度与磨损速度则取决于金刚石原子在有色金属或在其它非金属材料原子中的溶解率。实践证明，金刚 石刀具在切削不同的材料时，有不同的溶解率，也就是说金刚石刀具在不同切削条件下切削不同的工件材料，磨损速度与程度是不相同的，溶解率越大，金刚石刀具磨损就越快。 2、金刚石刀具的化学磨损 微切削加工用来制作具有光学表面质量的零件,目前只限于少数材料。属于这一类的材料主要有高纯度铜、无硅铝合金和含磷量约为12%的非电流析出镍。工业上很重要的铁基材料则由于单晶金刚石刀具的严重磨损而无法加工。解决这一问题主要有三种可能的途径,也就是说,通过改进切削加工工艺、刀具材料和被加工材料。金刚石刀具沉积硬质材料涂层则属于改进刀具材料。涂层应能阻止金刚石与被加工材料的直接接触。 为了确定适宜的硬质材料涂层,首先应研究切削加工过程中刀具与工件之间存在的界面的相互作用。切削加工Fe、Ni、Cr、Ti等(门捷列夫元素周期表第-族过渡金属)金属材料时,金刚石刀具则出现严重的化学磨损。解释化学磨损的一种假设是过渡金属中存在非配对d电子。过渡金属倾向于通过其d轨道与碳的p轨道

精密与超精密磨削技术

精密与超精密磨削技术 一、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研究，以获得亚微米级尺寸精度。微细磨料磨削，用于超精密镜面磨削树脂结合剂砂轮金刚石磨粒平均直径可小至4μm。日本用激光研磨过人造单晶金刚石上切出大量等高性一致微小切刃，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0.025μm。日本开发了电解线修整(ELID)超精密镜面磨削技术，使得用超细微(或超微粉)超硬磨料制造砂轮成为可能，可实现硬脆材料高精度、高效率超精密磨削。作平面研磨运动双端面精密磨削技术，其加工精度、切除率都比研磨高得多，且可获得很高平面度,工具模具制造，磨削保证产品精度质量最后一道工序。技术关键除磨床本身外、磨削工艺也起决定性作用。磨削脆性材料时，由于材料本身物理特性，切屑形成多为脆性断裂，磨剂后表面比较粗糙。某些应用场合如光学元件，这样粗糙表面必须进行抛光，它虽能改善工件表面粗糙度，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，80年代末日本欧美众多公司研究机构相继推回了两种新磨削工艺：塑性磨削（Ductile Grinding）镜面磨削（Mirror Grinding）。 1.塑性磨削它主要针对脆性材料而言，其命名来源出自该种工艺切屑形成机理，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（Shere Mode Grindins）。由此磨削后表面没有微裂级形成，也没有脆必剥落时元规则凹凸不平，表面呈有规则纹理。 塑性磨削机理至今不十分清楚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，它与工件材料特性磨粒几何形状有关。一般来说，临界切削深度100μm以下，因而这种磨削方法也被称为纳米磨削（Nanogrinding）。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：（1）极高定位精度运动精度。以免因磨粒切削深度超过100μm时，导致转变为脆性磨削。 （2）极高刚性。因为塑性磨削切削力远超过脆性磨削水平，机床刚性太低，会因切削力引起变形而破坏塑性切屑形成条件。 2.镜面磨削顾名思义，它关心不切屑形成机理而磨削后工件表面特性。当磨削后工件表面反射光能力达到一定程度时，该磨削过程被称为镜面磨削。镜面磨削工件材料不局限于脆性材料，它也包括金属材料如钢、铝钼等。为了能实现镜面磨削，日本东京大学理化研究所NakagawaOhmori教授发明了电解线修整磨削法ELID（Electrolytic In-Process Dressing）。 镜面磨削基本出发点：要达到境面，必须使用尽可能小磨粒粒度，比如说粒度2μm乃至0.2μm。ELID发明之前，微粒度砂轮工业上应用很少，原因微粒度砂轮极易堵塞，砂轮必须经常进行修整，修整砂轮辅助时间往往超过了磨削工作时间。ELID首次解决了仅用微

先进制造——超声研磨技术

超声研磨加工技术 摘要：本文介绍了一种基于新加工原理的先进超精密研磨技术——超声研磨。首先简要介绍了磨削技术的发展现状并通过加工模型简述了其加工原理；然后从加工工艺及加工设备等方面阐述了其加工特点；最后以其在模具行业的应用为例，从加工设备、工艺分析等方面进行了简要分析。 关键词：超声加工；超声研磨；超精密加工；先进制造技术 0、引言 随着汽车、航空航天等行业的发展，陶瓷、玻璃、硬质合金等材料应用日益广泛。这些材料硬度高、零件形状复杂、加工精度高，传统的磨削方式难以满足要求[1]。超声研磨不仅能加工脆硬金属材料，而且能加工玻璃、陶瓷、半导体等不导电的非金属脆硬材料，特别适合电火花加工或铣削加工表面的研磨，对电火花线切割加工表面的软化层和电火花成型加工表面的硬化层均能快速研磨，改善其表面质量。 1、研磨技术现状 相对于传统的研磨技术而言，目前，一些基于机械作用、机械—化学作用的超精密研磨技术以及液面研磨抛光技术的研究应用[2]，在超精密磨削方面取得了不错的效果。其中基于机械作用的弹性发射加工（EEM）兼有研磨和抛光的优点具有光明的发展前景。 然而，这些加工方法存在对加工设备及条件有特殊的要求；难以控制加工精度、表面质量等问题，如基于机械作用的弹性发射加工，需要高速高精度回转轴等，所以在实际应用中受到限制，达不到高的技术经济效果。 超声波研磨是功率超声在材料加工方面的一种重要运用，是一种非接触超精密研磨方法，具有加工表面质量高、精度高、切屑易处理、能很好地解决难加工材料、非金属材料、表面质量要求高的零件加工问题等一系列优点，如今已成为一种新型的先进制造加工技术。

2、超声研磨原理 2.1超声研磨理论模型分析 超声研磨是超声加工技术的一种特殊应用[3]，其基于传统研磨加工原理，在研磨工具上附加以超声振动，工具与工件间的磨料在结合传统研磨加工运动和超声高频振动共同作用下，不断滑擦、磨削加工表面，以实现材料去除的目的，图1为超声研磨原理模型。 图1 超声研磨原理模型 研磨工具的端面和工件表面保持一固定的间隙，在其间充以微细磨料工作液，当超声振动工具以一定的频率振动时，带动微细磨料冲击工件表面，从而对工件表面进行研磨。当工作台作平面运动或曲面运动，即可对整个工件表面进行加工[4][5]。 超声研磨时，大量的磨料以与超声振动相同的频率、脉动式的冲击被加工表面，除去或改造工件表面原有的损伤层，并在其下面构成新的损伤层(即表面加工层)。如果工艺参数(如超声发生器的功率，磨料的硬度、粒度，磨液浓度，间隙等)选择恰当，则可使新生成的损伤层更薄、更均匀，从而获得较佳的表面质量，实现超精密加工，理想的状况是获得接近无损伤的表面。 2.2超声研磨系统的关键 超声研磨加工技术在加工质量、加工精度、加工效率等方面都较传统研磨加工有很大优势，其关键在于超声研磨振动系统的作用。

答案精密加工课后习题

1-1试述精密和超精密加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义 1-2从机械制造技术发展看，过去和现在达到怎样的精度可被称为精密和超精密加工？ 目前，在工业发达国家中，一般工厂能稳定掌握加工精度是1um，与此相应，通常将加工精度在0.1~1um、加工表面粗糙度Ra在0.02~0.1um之间的加工方法称为精密加工，而将加工精度高于0.1um、加工表面粗糙度Ra小于0.01um的加工方法称为超精密加工 1-3精密和超精密加工现在包括哪些领域？ 1）超精密切削，如超精密金刚石刀具切削，可加工各种镜面，它成功地解决了高精度陀螺仪、激光反射镜和某些大型反射镜的加工。 2）精密和超精密磨削研磨，例如解决了大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘等的加工 3）精密特种加工，如电子束、离子束加工，使美国超大规模集成电路线宽达到0.1um。1-4试展望精密和超精密加工技术的发展 1-5我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何？ 1-6我国要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面内容？ 1）超精密切削、磨削的基本理论和工艺 2）超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性 3）超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿 4）超精密加工的环境条件 5）超精密加工的材料 2-1 金刚石刀具超精密切削有哪些应用范围？ 用金刚石刀具进行超精密切削，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； 现在用于加工陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜和红外透镜等。 现在的使用面日益扩大，不仅有为国防尖端技术服务的单件小批生产方式，而且有为民用产品服务的大批量生产方式。 2-2 金刚石刀具超精密切削的切削速度应如何选择？ 超精密切削实际选择的切削速度，经常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选取，即选择振动最小的转速。在该转速时表面粗糙度最小，加工质量最高。 2-3 试述超精密切削时积削瘤的生成规律和它对切削过程和加工表面粗糙度的影响 一、超精密切削时切削参数对积屑瘤生成的影响 1）切削速度对积屑瘤产生的影响 2）进给量f和背吃刀量a p对积屑瘤生成的影响 二、超精密切削时积屑瘤对切削力和加工表面粗糙度的影响 1）积屑瘤对切削力的影响 2）积屑瘤对加工表面粗糙度的影响 三、使用切削液减小积屑瘤，减小加工表面粗糙度 2-4 试述各工艺参数对超精密切削表面质量的影响 一、切削速度的影响 二、进给量和修光刃对加工表面粗糙度的影响 三、切削刃形状对加工表面粗糙度的影响

精密磨削技术的历史与发展

精密磨削技术的历史与发展 随着科学技术水平不断的提高，磨削加工已广泛应用于金属及其他材料的粗、精加工，是非常重要的切削加工方式。目前，磨削加工已经成为现代机械制造领域中实现精密与超精密加工最有效、应用最广泛的基本工艺技术，为人们提供高精度、高质量、高度自动化的技术装备的开发和研制。 精密磨削中超硬磨料砂轮 精密磨削技术 磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法，一般来讲，按照砂轮线速度的高低可将其进行分类，把砂轮速度低于45 m/s的磨削称为普通磨削，把砂轮速度高于45 m/s的磨削称为高速磨削，把砂轮速度高于150m/s的磨削称为超高速磨削。 按磨削效率将磨削分为普通磨削、高效磨削（高速磨削、超高速磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削、快速短行程磨削和高速重负荷磨削）。 磨削加工能达到的磨削精度在生产发展的不同时期有不同的精度范围，当前，按磨削精度将磨削分为普通磨削（加工精度＞1μm、表面粗糙度R a0.16~1.25μm）、精密磨削（加工精度1~0.5μm、表面粗糙度R a0.04~1.25μm）、超精密磨削（加工精度≤0.01μm、表面粗糙度R a≤0.01μm）。 精密加工是指在一定发展时期中，加工精度和表面质量达到较高程度的加工工艺，当前是指被加工零件的加工精度为l～0.1μｍ，表面粗糙度值Ra0.2～0.01μｍ的加工技术。 精密磨削是目前对钢铁等黑色金属和半导体等脆硬材料进行精密加工的主要方法之一，在现代化的机械和电子设备制造技术中占有十分重要的地位。 精密磨削一般使用金刚石和立方氮化硼等高硬度磨料砂轮，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（10～15mm /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

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。 二超精密磨削的特点 精密和超精密磨床是超精密磨削的关键精密和超精密磨削是在精密和超精密磨床上进行，其加工精度主要决定于机床。由于超精密磨削的精度要求越来越高，已经进入0.01μm，甚至纳米级。精密和超精密磨削是微量、超微量切除加工精密和超精密磨削是一种极薄切

《金属切削基础原理》第12章[磨削]

第十二章磨削 磨削用于加工坚硬材料及精加工、半精加工 内圆磨削 外圆磨削 平面磨削普通平面磨削 圆台平面磨削 超精磨削加工 第一节砂轮的特性及选择 砂轮由磨料、结合剂、气孔组成 特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织决定 一、磨料 分为天然磨料和人造磨料 人造磨料氧化物系刚玉系（Al2O3） 碳化物系碳化硅系碳化硼系 超硬材料系人造金刚石系立方氮化硼系 二、粒度 表示磨粒颗粒尺寸的大小 ＞63μm号数为通过筛网的孔数／英寸（25.4mm）机械筛分一般磨粒 ＜63μm号数为最大尺寸微米数（W）显微镜分析法微细磨粒 精磨细粒降低粗糙度 粗磨粗粒提高生产率 高速时、接触面积大时粗粒防烧伤 软韧金属粗粒防糊塞 硬脆金属细粒提高生产率 国标用磨粒最大尺寸方向上的尺寸来表示 三、结合剂 作用：将磨料结合在一起，使砂轮具有必要的强度和形状 1、陶瓷结合剂（A）常用 由黏土等陶瓷材料配成 特点：粘结强度高、耐热、耐酸、耐水、气孔率大、成本低、生产率高、脆、不能承受侧向弯扭力 2、树脂结合剂（S）切断、开槽 酚醛树脂、环氧树脂 特点：强度高、弹性好、耐热性差、易自砺、气孔率小、易糊塞、磨损快、易失廓形、与碱性物质易反应、不易长期存放 3、橡胶结合剂（X）薄砂轮、切断、开槽、无心磨导轮 人造橡胶 特点：弹性好、强度好、气孔小、耐热性差、生产率低 4、金属结合剂（Q）磨硬质合金、玻璃、宝石、半导体材料 青铜结合剂（制作金刚石砂轮） 特点：强度高、自砺性差、形面成型性好、有一定韧性

四、硬度 在磨削力作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度 分为超软、软、中软、中、中硬、硬、超硬 工件材料硬砂轮软些防烧伤 工件材料软砂轮硬些充分发挥磨粒作用 接触面积大软砂轮 精度、成形磨削硬砂轮保持廓形 粒度号大软砂轮防糊塞 有色金属、橡胶、树脂软砂轮防糊塞 五、组织 磨粒、气孔、结合剂体积的比例关系 分为：紧密（0～3）、中等（4～7）、疏松（8～14）（磨粒占砂轮体积％↘）气孔、孔穴开式（与大气连通）占大部分，影响较大 闭式（与大气不连通）尺寸小、影响小 开式空洞型 蜂窝型前两种构成砂轮内部主要的冷却通道 管道型5～50μm 六、砂轮的型号标注 形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许最高圆周线速度 P300x30x75WA60L6V35 外径300，厚30，内径75 第二节磨削运动 一、磨削运动 1、主运动 砂轮外圆线速度 m/s 2、径向进给运动 进给量fr 工件相对砂轮径向移动的距离 间歇进给 mm/st 单行程 mm/dst 双行程 连续进给 mm/s 3、轴向进给运动 进给量fa 工件相对砂轮轴向的进给运动 圆磨 mm/r 平磨 mm/行程 4、工件速度vw 线速度 m/s 二、磨削金属切除率 ZQ＝Q/B＝1000·vw·fr·fa/B mm^3/(s·mm) ZQ：单位砂轮宽度切除率 Q：每秒金属切除量用以表示生产率 B：砂轮宽度 三、砂轮与工件加工表面接触弧长

砂轮特性及磨削原理

砂轮 一砂轮的特性参数及其选择 砂轮是由磨料和结合剂经压坯、焙烧而制成的多孔体。砂轮是由磨料、结合剂和气孔所组成。它的特性是由磨料、粒度、结合剂、硬度和组织五个参数所决定。 1.磨料 常用磨料可分为刚玉系、碳化物系和超硬磨料系三类。 2.粒度 粒度是指磨料颗粒大小.磨料颗粒大小通常分为磨粒和微粉两大类。 3.结合剂 把磨粒粘结在一起组成磨具的材料称为结合剂,它的性能决定了砂轮的强度、耐冲击性、耐腐蚀性和耐热性。 4.硬度 砂轮硬度是指在磨削力作用下,磨粒从砂轮表面脱落的难易程度。砂轮硬，表示磨粒较难脱落；砂轮软，磨粒容易脱落。砂轮的硬度主要由结合剂的粘结强度决定，与磨粒本身的硬度无关。 5.组织 砂轮的组织是表示磨粒、结合剂和气孔三者体积的比例关系。根据磨粒在砂轮总体积中占有的百分数，将砂轮组织分为紧密、中等和疏松三大类。

砂轮特性,代号和适用范围

二.砂轮外形及尺寸 砂轮的形状根据被磨削表面的几何形状和尺寸选择，砂轮的外形及尺寸选择由磨床的规格决定。在生产中通常将砂轮的形状尺寸和特性标注在砂轮端面上，其顺序依次为：形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、线速度。其中尺寸一般是指外径*厚度*内径。 三人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮 砂轮的修整 一.砂轮磨损与失去磨削性能的形式 1，磨粒的磨耗磨损 在磨削过程中，在高温高压的作用下，磨粒发生塑性流动和化学反应。 然后，在强烈的机械摩擦作用下，被磨平变钝。 2，磨粒的破碎磨损 磨粒在磨削过程中，瞬间升至高温，又在切削液的作用下骤冷。这样经受多次反复速热骤冷，使磨粒表面形成很大热应力，从而使磨粒因热疲劳沿某个面破碎。 3，磨粒的脱粒磨损 在磨削过程中，随着磨削温度的升高，结合剂强度相应下降。当磨削力超过结合剂强度时，沿结合剂某断面破碎，使整个磨粒从砂轮上脱落不均匀，使砂轮轮廓失真。

超精缺陷分析[1]

超精缺陷分析 一、 超精加工的表面粗糙度 原因主要有：1精超时间太短；2精超油石压力过高；3油石有问题；４精超工件转速过低；５冷却润滑液有问题；６油石包角过大等． 通常首先是提高工件转速，然后再考虑降低油石压力或增加超精时间，最后再考虑换油石． 二、 超精瘤（白点、黑点） 产生的原因是：1．油石压力大；２．超精前表面粗糙度值太大；３．超精采用的是白钢玉油石；4．工件转速高；５．冷却润滑液不充分或机油含量太少；６．套圈磨加工的残磁大等。 预防和消除的方法主要是对上述原因有正对性地合理选用和调整工艺参数，总结经验。 三、砂轮花 1.整个沟道有砂轮花：①粗糙时工件转速太高；②粗糙时间太短；③油石太硬，粗糙油石压力太小；④油石粘铁；⑤冷却液有杂质；⑥磨加工时表面砂轮花太粗等。 2、沟道两边有砂轮花：①油石摆动中心低于沟R中心；②油石摆角过小；③油石夹持不紧有间隙；④油石宽度不够等。 3、沟道一边有砂轮花：①油石摆动中心不对沟道中心；②摆头偏重③油石夹持不正或松动等 4、丝子：产生多由油石含有杂质，磨料粒度不均匀，有硬粒，冷却液有杂质，冲洗不足 5、溜子：形成原因主要是油石被堵塞后处于半切削状态时,较粗磨粒及铁屑划

伤所致,靠正确使用油石和冷却液即可消除 6、亮带:形成原因主要是油石表面有少量粘结物造成的,解决办法是去除油石粘结点,适当缩短超精时间,减少冷却润滑油中的机油比例 7、蝌蚪痕：形成原因主要是在超精时，油石上坚硬的磨粒脱落后被压入工件表面造成的，它对轴承的振动影响很大，解决办法主要是正确的选择油石和降低油石压力 8、拖尾：形成原因主要是工件超精结束时，油石跳离工件表面速度太慢，油石装夹太松或油石相对工件的位置不当 9、油石印痕：形成原因主要是：①磨削加工原有的磨削振纹没有超精掉②油石夹太松③工件转速不稳定。对此应要求提高磨削表面质量，对超精应延长粗超时间，增加超精量，调整机床，正确装夹油石等 四、加工精度 1、沟道几何精度不好 产生原因：磨削的几何精度不好，工件定位不稳定，油石尺寸不合适，包角小，油石摆动中心与工件沟曲率中心不重合 2、沟R不好 产生原因：由于油石摆动中心位置调整不正确所造成

磨削技术及精密、超精密加工

郑州工业安全职业学院 毕业论文 题目：磨削技术及精密、超精密加工 姓名：赵会海 系别：机电工程系 专业：机电一体化 年级：08 机电二班 指导教师： 年月日

毕业论文成绩评定表 学生姓名赵会海学生所在系机电工程系 专业 班级 机电技术二班 毕业论文 课题名称 磨削技术及精密超精密加工 指导教师评语： 成绩： 指导教师签名： 年月日系学术委员会意见： 签名： 年月日

目录 前言 (1) 第一章磨削理论的研究 (2) 第一节磨削机理 (2) 第二节表面完整性 (2) 第二章砂带磨削技术 (5) 第一节沙袋磨削简介 (5) 第二节磨削工艺的进展 (5) 第三节精密及超精密磨削 (6) 第四节砂带磨削趋势 (7) 第三章精密与超精密磨削技术 (9) 第一节塑性磨削 (9) 第二节镜面磨削 (10) 第四章结论及展望 (14) 参考文献 ............................................. 错误！未定义书签。致谢 (16)

内容摘要 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:磨削技术, 砂带磨削, 磨削自动化 Abstract：The grinding holds the important status in the modern manufacturing industry, the technological development is rapid, domestic and foreign all uses the ultra microfinishing, the precise conditioning, the tiny grinding compound grinding tool carries on the submicron level to undercut the deep grinding the research, obtains the submicron level the size precision.Outside the current grinding except to ultra precise, the high efficiency and the ultra hard grinding compound direction develops, the automation also is one of grinding technological development important directions.This article on precise and the ultra microfinishing, the belt grinding, the grinding automation has conducted the research and the elaboration. Key word:ELID grinding technology, belt grinding, grinding automation.

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 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】

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~μ;m，最好可到μ;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≤μ;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

ELID超精密磨削技术综述

先进制造技术课程大作业2014年10月 ELID超精密磨削技术综述 蔡智杰 天津大学机械工程学院机械工程系2014级硕士生 摘要：金属基超硬磨料砂轮在线电解修整(Electrolytic In-process Dressing, 简称ELID)磨削技术作为一种结合传统磨削、研磨、抛光为一体的复合镜面加工技术，开辟了超精密加工的新途径，具有广发的应用价值。本文将从工作原理、磨削机理、工艺特点、影响因素及磨削机床的分类等方面系统地介绍ELID超精密磨削技术，并通过分析国内外研究应用状况，阐述该技术在精密加工制造行业的应用发展前景。 关键词：在线电解修整(ELID)超精密镜面加工金属基超硬磨料砂轮硬脆材料磨削机理 0引言 随着制造行业的飞速发展，硬质合金、工程陶瓷、光学玻璃、玻璃陶瓷、淬火钢及半单晶硅等硬脆难加工材料得到广泛应用，寻求低成本、高效率的超精密加工技术的研究工作正在广泛开展。超精密镜面磨削技术是一种借助高性能的机床、良好的工具(砂轮)、完善的辅助技术和稳定的环境条件，控制加工精度在0.1μm级以下、表面粗糙度Ra<0.04μm甚至Ra<0.01μm的磨削方法[1]。然而，由于传统磨削工艺效率低、磨削力大、磨削温度高，且砂轮极易钝化、堵塞而丧失切削性能，从而造成加工面脆性破坏，加工质量恶化，难以满足高精度、高效率的加工要求。随着砂轮精密修整技术的发展及超微细粒度砂轮的使用，将磨削加工的材料去除工作引入到一个新的领域。ELID磨削技术是应用电化学反应的非传统材料去除技术来解决金属基超硬磨料砂轮的修整问题的超精密镜面加工技术，以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及适应性广等特点，已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。 1ELID磨削的基本原理 ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削是在磨削过程中，利用非线性电解修整作用使金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化层的连续修整用与钝化膜抑制电解的作用达到动态平衡。从而获得稳定厚度的氧化层，使砂轮磨粒获得恒定的出刃高度和良好的容屑空间，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。 1.1 系统做成 ELID磨削的必备装置主要有磨床、电源、电解装置、电解液和砂轮五个要素。详述如表1所示： 表1 ELID磨削机床的组成 1.2系统工作原理 ELID磨削原理如图1所示。金属结合剂超硬磨料砂轮的转轴与电刷的接触而接通电源正极作为阳极，铜电极（工具电极）与电源负极相接作为阴极。砂轮与负极之间存在100~500μm的间隙（间距可调），利用喷嘴喷出具有电解功能的磨削液使之充满间隙[2]。在高电压（60~120v）和高脉冲频率电源的作用下，使磨削液电解产生阳极溶解效应，将砂轮表层的金属基体电解去除，与此同时，在砂轮表面会产生一层绝缘的钝化膜能有效抑制金属基体的过度电解，以减少砂轮基体的过分电解损耗。因为氧化膜极易磨损，从而容易使新的磨粒露出锋利的棱角以达到修锐效果。整个加工过程中电解作用与钝化膜的抑制作用达到动态平衡，保证了磨粒的恒定的突出量，使砂轮在加工过程中始终保持有磨粒突出的最佳磨削状态。该技术将砂轮的在线修整与磨削过程结合在一起，从而实现对工件的连续超精密

现代化机械设计制造工艺及精密加工技术分析

2019年4期 工艺创新 科技创新与应用 Technology Innovation and Application 现代化机械设计制造工艺及精密加工技术分析 郭宇峰 （河北省机械科学研究设计院， 河北石家庄050000）引言 科学技术是第一生产力。在科技时代下， 机械制造更多是采用现代化工艺，生产模式也逐渐朝向自动化、智能化方向 发展，不仅提高了机械设计制造质量， 同时还可以提高生产效能。由此可见，在机械设计制造领域中，合理的应用现代化机械设计制造工艺可以实现机械产业升级，这也是实现现代化机械生产的重要渠道。想要有效强化机械制造水平，需要充分 利用现代化技术，并在实践当中不断加强新技术研发， 推出性能更强的设备，提高机械生产企业的经济效益。 1现代化机械设计制造工艺的应用现状 采用现代化技术可以加强机械设计制造水平， 实现自动化生产的再次升级，提高机械生产产品效益， 创造出更具价值的机械产品，实现机械产品的多元化， 满足市场多变的需求，更加精准的掌握市场需求，针对机械设计制造市场发展变化及时作出反应。此外，无论是在机械设计还是机械制造方面，现代化技术都已经实现了全自动化模式，为了能够保障最终产品符合设计预期，需要不断加强现代化机械设计制造工艺的研究，设计人员也要树立现代化生产理念，整合现有的资 源，提高信息利用率，根据产品实际需求， 采用更具创新的设计方案，满足市场客户个性化要求。 2现代化机械设计制造工艺及其应用效果2.1集成化生产模式 在科学技术不断发展的背景下， 自动化基础和机械技术的融合形成了现代化机械工艺技术，并从零散的自动化逐渐 朝向集成化方向发展，并衍生出了多项技术。在机械设计制造领域中网络技术、通讯技术交叉作业， 可以推动整个机械生产行业的发展。集成化生产模式是多个子功能结合而成， 构成一个完整的生态系统，从而降低对人工劳力的依赖性。在现代化机械设计制造理念下，采用机械系统工程实现机械生产优化，结合数据库系统以及对应网络，不断对自动化生产流程、程序 进行优化，丰富自动化生产系统以及操作便捷性， 将过去分散的设计、生产单元整合为有机整体。自动设计生产体系可以有效降低企业生产成本，实现生产工艺的低碳升级，从而顺应行业发展进程。 2.2智能化机械生产 人工智能作为自动化技术的衍生品与替代品， 也是当今各个行业改革发展的重点内容。诚然人工智能技术如今发展 还不成熟，这也表示智能化技术还有很大的潜能有待开发， 机械制造领域需要进一步加强智能化技术的研究。在现代化生产系统中加入人工智能技术，构建智能、无人值守的生产系统，这样即可实现全自动化机械生产设计形式，只需要技术人 员初步操作，如设定参数、输入机械设计参数等， 此时智能系统会对生产链条进行分析，凭借智能终端替代人脑进行判定 和决策。人工智能技术突出了“智能”理念，也就是可以实现自 主学习（模糊理论），在自动化生产中越用越聪明， 不仅可以强化机械生产效率，还能够有效降低资源浪费， 控制生产成本。2.3低碳化生产模式 传统的高污染机械生产模式已经无法适应现代化工业 发展要求，想要减缓机械生产造成的环境污染问题， 就必须要加强绿色生产技术的研究与应用。习近平在十九大报告中明 摘要：现代化机械设计制造工艺都是以自动化技术、智能化技术为主，其在当今机械制造领域中的应用愈加广泛，同时还有很大 的发展空间。现代化机械设计制造工艺可以有效提高机械生产效率和质量，对推动我国机械化工业发展有着重要意义。基于此，文章首 先提出现代化机械设计制造工艺发展现状，进而提出自动化机械设计制造工艺的应用效果，最后探究当代一些精密加工技术。 关键词：机械设计制造工艺；精密加工技术； 自动化；效果中图分类号:TH16 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2019)04-0101-02 Abstract :Modern mechanical design and manufacturing technology is based on automation technology,intelligent technology,its application in the field of machinery manufacturing is increasingly extensive,at the same time,there is a lot of room for develop ? ment.Modern mechanical design and manufacturing technology can effectively improve the efficiency and quality of machinery pro ? duction,which is of great significance to promote the development of mechanized industry in our country.Based on this,the paper first puts forward the development status of modern mechanical design and manufacturing process,and then puts forward the applica ?tion effect of automatic mechanical design and manufacturing process,and finally explores some contemporary precision machining technology. Keywords :mechanical design and manufacturing technology;precision machining technology;automation;effect 作者简介：郭宇峰（1985，02-），男，本科，中级工程师，研究方向： 机械设计制造及检测。101--