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精密磨削加ppt課件-資料下載頁

2025-05-02 08:11本頁面
  

【正文】 用。要求研具材料比待研工件材料軟,常用鑄鐵、錫、鋁等軟金屬或硬木、塑料做研具。 研具為剛性,基本不變形(與拋光不同) ( 5)尺寸公差等級 IT5~ IT3- ,表面粗糙度值可達~ μm 工件安裝在車床頂尖間或卡盤上,在加工表面上涂上研磨劑,再把研具套上,工件低速旋轉,手握研具軸向往復移動。外圓研具由研磨環(huán)和研磨夾組成。 內圓研具由錐度調節(jié)桿和開口錐套組成。 4. 研磨特點: ( 1)微細性:研磨是在良好的預加工基礎上進行的 ~ μm切削;微量性: 1微米以下的切深 ( 2)隨機性:研磨過程中工件與研具的接觸是隨機的,可使高點相互修整,逐步減少誤差;多刃多向加工(滾、切等) ( 3)針對性:手工研磨可通過檢測工件,有針對性地變動研磨位置,掌握研磨時間,有效地控制加工質量。 研磨本身也是對凸點的加工,與設備的精度幾乎無關,加工質量主要與工件研具接觸性質、相對運動等有關 研磨不能提高表面間的位置精度,生產率低。 :研磨可加工鋼、鑄鐵、銅、鋁及其合金、半導體、陶瓷、玻璃、塑料等材料;可加工常見地各種表面,且不需要復雜和高精度設備,方法簡便可靠,容易保證質量。 研磨時磨粒的工作狀態(tài) ① 磨粒在工件和研具間轉動 —— 磨粒浮動 ② 由研具面支承磨粒研磨加工 —— 嵌入磨具 ③ 由工件支承磨粒研磨 —— 對研 精度 ,圓度 0. 1μm, ① 滑動切削及滾動切削 磨粒上的棱角在滑動和滾動時切削工件,塑性材料,如鋼, 滑動切削 滾動切削 金屬材料的研磨屬于塑性材料的研磨 塑性變形 —— 產生微細的切屑(碎屑,不連續(xù),磨粒是浮游的,不可能產生帶狀切屑) 金屬研磨特點:不產生裂紋 對軟金屬:鋁、銅等,磨粒會壓入工件表面,影響表面質量 對淬火的鋼材等:可以獲得 ?m的鏡面 研磨模型:脆性材料,如玻璃 表面有微小破碎痕跡構成無光澤的表面,鋼材則不然 在玻璃上幾乎看不到劃傷,表面上散布有磨粒運動所產生的裂紋及磨屑的碎片 通過選擇磨粒的粒度可以控制裂紋的大小,粗研時用粗磨粒,促進裂紋的產生,提高加工效率;最后的鏡面加工要選用很小的粒度的磨粒 研磨的過程:產生切屑、研具磨損、磨粒破碎 ② 研磨規(guī)律 切屑 少量磨粒作用 磨料小于切屑 ③ 研磨軌跡 手工研磨 手工精研 手工研磨 圓盤研磨 圓盤研磨 研具:灰鐵、球鐵( F基體) 球化退火、多次人工時效 —— 尺寸、形狀穩(wěn)定、性能均勻 ④ 研磨壓力 粗研 ~ 精研 更小 ⑤ 研磨劑 磨料(微粉 W3)+輔料(腐蝕作用)+研磨液 ⑥ 研具 比工件材料軟 灰鐵、鐵素體基體的球鐵 研磨初期:壓力增加,去除率增加; 中期:去除率隨壓力增加而增加,但有極限值 后期:壓力大,去除率下降 研磨設備與方法 ① 雙盤研磨機研磨- 工件調頭,偏心軸轉速為下盤的 2/33/4 研磨平面、球面、短圓柱面 ② 手工研磨:軸、小孔、平板(較大的平面 ) ① 加工余量更?。?② 速度低; 1m/min(研磨盤研磨) ③ 壓力??; ④ 恒溫; ⑤ 減振; ⑥ 磨料更細 W1研磨 W3 超精密研磨的主軸 4. 磁性研磨 ① 加工原理 磨粒: 150μm 磁化率大的鐵粉+磨粉 相對運動軌跡 磁磨料在加工中的受力情況 1磁極; 2磨料; 3工件 ② 加工特點 a. 自銳性好、磨削能力強、加工效率高, 610min, Ra從 3 μm降低到 μm b. 磨削溫度升小(壓力小、磨粒鋒利)、工件熱變形?。?比砂帶磨削還冷態(tài) c. 磨削深度小 ~ μm 、加工表面平整光潔 d. 工件表層物理力學性能得到提高、變形及殘余應力都?。瓑毫π? e. 工作環(huán)境好:無粉塵、廢液、噪音 ③ 加工規(guī)律 10min, ,去除幾十微米的金屬層 主要提高表面質量,對形位精度影響小 ④ 用于精密復雜零件的表面精整、去毛刺 —— 如:液壓元件的閥體內腔 圖 磁研磨表面的粗糙度截面形狀 液壓元件的閥體內腔拋光去毛刺(高度小于 、倒棱角) 六、拋光 與研磨不同:拋光器是軟質材料的,研具則是硬質材料的 瀝青、石蠟、合成樹脂、皮革、毛氈 拋光頭夾持磨粒彈性磨削工件,對工件的作用力很小,不產生裂紋(無論塑性、脆性材料) 即使是硬脆工件:表面會因磨粒的劃擦而產生塑變,溝槽、隆起 研磨拋光的表面變質層 表面層原子排列紊亂,氧化膜、水化膜、塑變層、裂紋區(qū)等,此外還有熱影響區(qū) 超精密研磨、拋光要嚴格限制變質層 變質層的物化性能、機械性能變化很大,如壓電性、半導體性能、磁性、光吸收性等變差 如單晶硅:塑變層(非晶、多晶)、異物混入層、裂紋層、彈性變形層、多晶 拋光時,變質層與研磨不同,沒有裂紋,但是有拋光應力層 —— 塑變層 采用化學侵蝕或不用磨粒的腐蝕液拋光的方法能夠去除變質層 還可以采用膠態(tài)二氧化硅研磨 拋光膏中的活性化學介質與工件材料的化學反應能去除和減少加工變質層 拋光機理 ① 可塑性產生切屑, ② 磨粒與工件流動摩擦使工件表面變平 ③ 化學腐蝕 **非接觸拋光 彈性發(fā)射拋光:水流加速微粒小角度沖擊工件,原子級別的加工,接觸點高壓高溫去除原子。 Elaastic Emission Machining EEM 加工頭為 — 聚氨脂球 磨粒更小:直徑 ?m 機理:微切削 +塑性變形 加工硅片 100m/s的速度, 20 176。 角度 硅片加工精度 , 浮動拋光:高壓液膜隔開工件和研具 浮動拋光是一種 平面度極高的非接觸超精密拋光方法 。高回轉精度的拋光機采用 高平面度平面 并帶有同心圓或螺旋溝槽的錫拋光盤,拋光液覆蓋在整個拋光盤表面上,拋光盤及工件高速回轉時,在二者之間的拋光液呈動壓流體狀態(tài),并形成一層液膜,從而使工件在浮起狀態(tài)下進行拋光。 不會因塑性變形產生位錯 動壓浮離拋光: 拋光盤表面有多個傾斜面,轉動形成油楔,將保持環(huán)內的工件浮起,拋光液內的微粒進行拋光 無摩擦熱、無工具磨損,標準平面不會變化,可重復獲得精密的工件表面 非接觸化學拋光 化學活性強的液體將工件與拋光盤分開,靠腐蝕 和液體的沖擊拋光, 主要加工半導體基片: GaAs 、 InP 甲醇、甘醇和溴的混合液。甲醇和溴對GaAs和 InP是有效的腐蝕液,甘醇具有調整液體粘度的作用 水晶平板邊緣為錐形,可以浮起,工件吸附在水晶平板下方, 拋光盤高速轉動,帶動拋 光液將平板浮起 接觸摩擦區(qū),產生高溫高壓,表層原子活性化,與水蒸氣反應 —— 水合,利用摩擦力將水合層去除。 其主要特點是不使用磨粒和加工液,加工裝置與普通拋光機 相同。 所不同的是在水蒸氣環(huán)境中進行加工。 水合拋光的去除量只有幾納米到幾十納米,所以可以獲得無劃痕,平滑,晶格無畸變的潔凈表面。 ① 非接觸端面拋光:對溝槽、垂直柱狀軸端面進行鏡面加工。 ② 高速旋轉的工具驅動磨粒沖擊, ③ Ra3nm,表面無變質層。 ④ 可以用于直徑 右的光導纖維的端面鏡面拋光,和精密元件的切斷。 切斷、開槽及端面拋光 超精密拋光硬質合金表面 超精密拋光 Al2O3基陶瓷刀具表面 超精密拋光 Si3N4基陶瓷刀具表面 超精密拋光晶須增韌陶瓷表面 超精密拋光的陶瓷表面 超精密拋光鑄鐵材料表面 超精密拋光的纖維增強材料表面 超精密拋光涂層界面 鏡面磨削軟磁材料 導軌磨床 機床和工件的變形:誤差的 4070% 磨削 ??100的零件、溫度變化 10℃ 、產生 11?m 1977年 ,美國加工球面機床、精度 ?m,機床變形控制在 ?m,主軸熱伸長 ?m 超精密加工的難題之一:超精密溫度控制 LLL實驗室試驗: 油溫變化 ℃ ,熱變形 ?m ? 幾種常見砂帶磨削方式(圖) 圖 幾種砂帶磨削形式 a)砂帶無心外圓磨削(導輪式) 工件 導輪 接觸輪 主動輪 砂帶 工件 接觸輪 主動輪 砂帶 b)砂帶定心外圓磨削(接觸輪式) c)砂帶定心外圓磨削(接觸輪式) 工件 接觸輪 主動輪 砂帶 接觸輪 砂帶 工件 d)砂帶內圓磨削(回轉式) 工件 支承板 主動輪 砂帶 工作臺 e)砂帶平面磨削(支承板式) f)砂帶平面磨削 (支承輪式) 支承輪 工件 砂帶 接觸輪
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