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精密磨削和超精密磨削总结人：张娜娜2016年4月24日超硬磨料砂轮磨削超精密磨削

精密和超精密砂带磨削章节内容超硬磨料砂轮磨削一、超硬磨料砂轮磨削特点可用来加工各种高硬度、高脆性金属材料和非金属材料。如硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体、石材等。立方氮化硼砂轮磨削时，热稳定性好，化学惰性强，不易与铁素元素产生亲和作用和化学反应，加工黑色金属时，有较高的耐磨性。磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工尺寸及实现加工自动化。磨削力。ハ魑露鹊，加工表面质量好，无烧伤、裂纹和组织变化。磨削效率高。综合成本低。超硬磨料砂轮目前主要指金刚石砂轮和立方氮化硼（CBN）砂轮，用来加工难加工材料，如各种高硬度高脆性材料，其中有硬质合金、陶瓷、玻璃、半导体材料及石材等。要求加工精度高，表面粗糙度较小。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（修整过程）2024/3/13二、超硬磨料砂轮修整（修整方法）车削法用单点、聚晶金刚石笔，修整片等车削金刚石砂轮达到修整目的。修整精度和效率高，但切削能力差。磨削法用普通磨料砂轮或砂块与超硬磨料砂轮对磨进行修整，普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂轮上的树脂、陶瓷、金属结合剂，致使超硬磨粒就会脱落。目前最为广泛采用的修整法。二、超硬磨料砂轮修整（修整方法）滚压挤轧法用碳化硅、刚玉、硬质合金或钢铁等制成修整轮，与超硬磨料砂轮在一定压力下进行自由对滚，使结合剂破裂形成容屑空间，并使超硬磨粒表面崩碎形成微刃。加入碳化硅、刚玉等游离磨料，依靠游离磨料挤轧作用进行修锐。1振动机；2气源；3压缩空气；4流量调整阀；5磨料或玻璃球；6筛网；7电磁阀；8高压空气及磨料；9喷嘴；10磨料或玻璃球；11修整轮；12超硬磨料砂轮第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二、超硬磨料砂轮修整电加工法电解修锐法利用电化学腐蚀作用蚀除金属结合剂，可方便实现在线修锐。多用于金属结合剂砂轮的修锐，非金属结合剂砂轮无效。（不能用于整形，电刷易损）二、超硬磨料砂轮修整电火花修整法电火花放电加工，适用于各种金属结合剂砂轮。若在结合剂中加入石墨粉，可用于树脂、陶瓷结合剂砂轮。既可整形，又可修锐。二、超硬磨料砂轮修整超声波振动修整法用受激振动的簧片或超声波振动头驱动的幅板作为修整器，并在砂轮和修整器间放入游离磨料撞击砂轮的结合剂，使超硬磨粒突出结合剂。三、超硬磨料砂轮磨床超精密磨削对磨床的要求：1）要求磨床的精度较高。砂轮主轴回转精度其径向跳动应<0.01mm，端面圆跳动应<0.005mm。2）比普通磨床刚度提高50％左右。3）进给系统精度高、进给速度均匀准确。纵向进给速度最小可达0.3m/min，横向进给最小可达0.001～0.002mm/单行程。4）各运动件和主轴回转部分、进给运动导轨部分有可靠的密封防超硬磨料进入。5）有比较完善的磨削液处理系统，防止超硬磨料对磨削液系统的磨损。6）采取相应的防振、隔振措施。四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削用量选择磨削速度人造金刚石砂轮的磨削速度为12～30m/s（热稳定性700-800°），立方氮化硼砂轮的磨削速度为45～60m/s（热稳定性好）。磨削深度磨削深度一般为0.002～0.01mm，粗粒度、金属结合剂砂轮可取较大，立方氮化硼砂轮比金刚石砂轮可稍大。工件速度一般为10～20m/min（对磨削效果影响较。呋崾股奥帜ニ鹪黾，出现振动和噪声）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。θ⌒≈。四、超硬磨料砂轮磨削工艺磨削液选择磨削液的作用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）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、切削性和极压性等磨削液的种类和组成极压性：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。2024/3/13五、超硬磨料砂轮的平衡静平衡动平衡

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

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。一、超精密磨削和镜面磨削超精密磨削的加工精度达到或高于0.1μm，表面粗糙度Ra低于0.025μm，是一种亚微米级的加工方法；对于钢、铁材料和陶瓷、玻璃等硬脆材料是一种重要的加工方法。镜面磨削加工表面粗糙度Ra达到0.02～0.01μm，属于精密和超精密磨削范畴。

超精密磨削的特点：超精密磨床是超精密磨削的关键；超精密磨削是一种超微量去除加工；超精密磨削是一个高精度、高稳定性的系统工程。超精密磨削2024/3/13二、超精密磨削机理超微量切除超精密磨削是一种极薄切削，切削厚度极。ハ魃疃瓤赡苄∮诰Я５拇笮。ハ骶驮诰ЯＤ诮，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极限。磨粒切削刃处受到高温和高压作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。普通磨料在这种情况下会很快磨损或崩裂，以随机方式不断形成新切削刃，虽可连续磨削，但得不到高精度小表面粗糙度的磨削质量。因此，在超精密磨削时，一般采用人造金刚石、立方氮化硼等超硬磨料砂轮。二、超精密磨削机理磨削加工过程单颗粒磨削1）磨粒是一颗具有弹性支承（结合剂）的和大负前角切削刃的弹性体。2）磨粒切削刃的切入深度是从零开始逐渐增加，到达最大值再逐渐减少，最后到零。3）磨粒磨削时在工件的接触过程中，开始是弹性区，继而塑性区、切削区、塑性区，最后是弹性区。4）超精密磨削时有微切削作用、塑性流动和弹性破坏作用，同时还有滑擦作用。磨削加工过程

磨削加工是无数磨粒的连续磨削。加工的实质是工件被磨削的表层，在无数磨粒瞬间的挤压，摩擦作用下产生变形，而后转为磨屑，并形成光洁表面的过程。磨削过程可分为三个阶段：砂轮表面的磨粒与工件材料接触，发生弹性变形，磨粒继续切入工件（切削深度增加），工件材料进入塑性阶段，材料晶粒发生滑移。塑性变形不断增大，当力达到工件的强度极限时，被磨削层材料产生挤裂，即进入切削阶段，最后被切离。当磨削切入量达到最大值后，逐渐减少，最后到零，同时经历塑性区和弹性区。二、超精密磨削机理三、超精密磨床超精密磨床的特点

（1）高精度尺寸精度：±0.25～±0.5μm；圆度：0.25～0.1μm；圆柱度：25000：0.25～5000：1μm

表面粗糙度：Ra0.006～0.01μm

（2）高刚度刚度值一般应在200N/μm以上（3）高稳定性（4）微进给装置使砂轮获得行程为2～50μm，位移精度为0.02～0.2μm，分辨率达0.01～0.1μm。（5）计算机数控超精密磨床的结构超精密磨床在结构上的发展趋势：（1）主轴轴承由动压向动静压和静压发展，由液体静压向空气静压发展。(空气静压轴承精度高、发热小稳定、工作环境易清洁，但要注意提高承载能力)（2）多采用空气静压导轨，也有采用精密研磨配制的镶钢滑动导轨。（3）床身、工作台等逐渐采用稳定性好的天然或人造花岗岩。（4）整个机床采用对称结构、密封结构、淋浴结构等热稳定性措施。四、超精密磨削工艺

砂轮线速度：1860m/min

工件线速度：4～10m/min

工作台纵向进给速度：50～100mm/min

磨削深度：0.5～1μm

磨削横进给次数：2～4次无火花磨削次数：3～5次磨削用量：2～5μm五、超硬微粉砂轮超精密磨削机理、特点和应用超硬微粉砂轮超精密磨削机理与超精密磨削的机理基本相同，在磨削过程中微切削作用仍是主要的，还有塑性流动和滑移变形。塑性流动是由于磨粒与被加工表面磨擦所产生的冷塑性流动以及高速时磨粒磨擦发热所引起的；滑移变形是由于材料晶体内存在位错缺陷或微裂纹所产生的。超硬微粉砂轮超精密磨削特点1.由于磨料是微粉级，粒度很细，磨削可获得极小的表面粗糙度和很高的几何尺寸和形状精度；2.是一种固结磨料的微量去除加工方法，加工效率高；3.磨料粒度很细，容屑空间很。ハ魅菀锥氯，需要进行在线修整，才能保证磨削的正常进行和加工质量；4.磨削要在超精密磨床上进行，机床上应有微进给装置，设备价格高。超硬微粉砂轮超精密磨削应用已成功用于加工各种非金属材料和有色金属及其合金材料零件中的各种表面加工。金刚石微粉砂粒金刚石微粉砂轮一般是以粒度为W40~W5的金刚石微粉为磨料，采用树脂、陶瓷、金属（铜、纤维铸铁）为结合剂，可采用烧结法、电铸法和气相沉积法制作。有关超硬微粉超精密磨削的砂轮选择、砂轮修整、砂轮平衡和磨削液的选择均可参考超硬磨料精密磨削加工所述。超硬微粉砂轮超精密磨削用量与所用机床、被加工材料、砂轮的磨粒材料、粒度、结合剂、结构和平衡都有关，应根据具体情况做工艺试验来确定。磨削深度的值应小于微粉颗粒的大小。超硬微粉砂轮超精密磨削工艺复合结合剂金刚石微粒砂轮超精密磨削树脂—金属复合结合剂金刚石微粉砂轮的结构和特点砂轮的表层为树脂结合剂结构，里层为金属结合剂结构，得到整体支承刚度好、表面有柔性的金刚石砂轮，能够同时达到精度高又表面粗糙值小的加工表面。但是由于树脂结合剂弹性大、易变形、因此不利于保证高形状精度；同时，树脂结合剂金刚石微粉砂轮的磨粒易于埋在结合剂中，磨粒之间的容屑空间减。ハ髦幸子诜⑸枞，导致砂轮的切削能力大幅度降低，加工表面质量恶化。

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。鬯急壤叫。砻娲植诙仍叫。砂带磨削方式闭式砂带磨削开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。一、砂带磨削方式、特点和应用范围精密和超精密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Ra0.05～0.01μm，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。薪虾玫那邢餍，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。砂带磨削应用砂带磨削不能加工窄退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、盲小孔、齿轮等，对形状和位置精度要求高的也不如精密砂轮磨削。砂带研抛加工：是在砂带磨削的基础上出现的，是一种精密和超精密加工方法，其加工为开式砂带磨削方式，用细粒度砂粒，以聚酯薄膜作为基底的砂带。1）接触轮外缘材料为橡胶、塑料时，加工时的抛光作用强；2）接触轮外缘材料为钢铁、铜、胶木时，加工时的研磨作用强；3）接触轮外缘材料为半软半硬时，加工时研磨、抛光兼有。二、砂带磨削机理图3-26砂轮磨削和砂带磨削的接触区和载荷分布情况砂带磨削时，弹性变形区的面积较大，使磨粒承受的载荷减。睾芍狄步暇，且有减振作用。砂带磨削时材料的塑性变形和摩擦力均较砂轮磨削时减。腿鹊淖饔媒档，工件温度降低。砂带粒度均匀、等高性好，磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃间隔长，切屑不易堵塞，有较好的切削性。但提高工件几何精度有困难。有砂轮磨削的滑擦、耕犁、切削；磨粒挤压，使加工表面产生塑性变形、硬化和断裂；摩擦升温引起热塑性流动。

砂带磨削兼有磨削、研磨和抛光的综合作用，是一种复合加工。三、精密砂带磨床和砂带头架砂带磨削头架闭式磨削头架组成：接触轮（或支撑板）、主动轮、张紧轮、张紧机构、调偏机构、电动机、基座等。砂带磨床与砂轮磨床只有头架不同。开式磨削头架电机9--减速器11--卷带轮5--带动砂带缓慢移动。1和7产生的摩擦阻尼使砂带在移动中保持撑紧。移动油缸4经杠杆3使接触轮2移向或离开工件。卷状砂带装在砂带轮上，通过斜面撑紧机构，由三条滑块撑紧，拧紧或松开带锥面的螺母，可方便装卸砂带。砂带设置在上方。砂带振动磨削

砂带振动磨削是开式砂带磨削和振动叠加的复合加工。1)在开式砂带磨削时，振动可弥补工件不能高速运动时效率下降，使加工效率大大提高。2）振动的叠加可以形成复杂而又不重复地磨削轨迹，形成网状纹，有利于降低表面粗糙度，得到很低粗糙度值的加工表面。3）可采用干式磨削，加工表面不易出现划痕。4）对宽砂带，沿接触轮轴向振动可使砂带不跑偏和磨损均匀。三、精密砂带磨床和砂带头架接触轮接触轮的轮毂和外缘由不同材料制成，一般轮毂用钢铁，外缘可用钢、铜、橡胶等材料。有齿形的表面，螺旋角多选用30-60°，精磨选30°，粗磨选45-60°接触轮外缘截面形状有平滑形(精度高)、齿形和填充形2024/3/13三、精密砂带磨床和砂带头架接触轮的选用原则（1）接触轮的硬度越大，加工表面粗糙度越大；（2）除软质接触轮因超速而发生硬化外，速度高，所获得的表面粗糙度就低；（3）锯齿形接触轮与表面平滑的接触轮相比，砂带的使用寿命要长；（4）在加工工件的硬度一定时，硬质接触轮比软质接触轮的切削量大。其他元件：主动轮、张紧轮及张紧机构（产生张紧力）、调偏机构（防止砂带在运动中跑偏）、振荡机构（使砂带在运动过程中沿接触轮轴向产生往复位移，使砂带磨削均匀，减小加工表面粗糙度值）。四、精密砂带磨削工艺砂带磨削用量选择砂带速度对闭式磨削，粗磨时为12～20m/s，精磨为25～30m/s。砂带速度与被磨工件材料有关，难加工材料取低值，非金属材料可取高值.工件速度粗磨选20～30m/min，精磨选20m/min以下。工件速度高可减少或避免工件表面烧伤，但会增大表面粗糙度值。纵向进给量及磨削深度接触压力粗磨时，纵向进给量为0.17～3.00mm/r，磨削深度为0.05～0.10mm，精磨时，纵向进给量为0.4～2.00mm/r，磨削深度为0.01～0.05mm。一般选取50～300N。接触压力直接影响磨削效率和砂带寿命，可根据工件材料、砂带、磨削余量和表面粗糙度要求选择。四、精密砂带磨削工艺砂带选择及其预处理滚压法对磨法预磨法使砂带通过一对有相应间隙的淬火钢制平滑滚轮，砂带受压将凸出磨粒压平而获得等高性。用一细粒度砂带与欲用的新砂带对磨，将其凸出磨粒修整掉。将新砂带使用一段时间后，待砂带处于正常磨损的最佳阶段时备用。砂带的预处理习惯上又称为修整。砂带磨削一般没有修整问题。但在精密和超精密磨削时，为了保证加工质量，新砂带在使用前，可进行一次预处理，主要是改善磨粒的等高性，使砂带一开始就进入正常磨损的最佳状态。砂带预处理的方法有：四、精密砂带磨削工艺磨削液与干磨剂的选择磨削液选择除考虑加工表面粗糙度、被加工材料等外，必须考虑砂带粘结剂的种类，因为粘结剂和磨削液多属于无机物，易受化学溶剂的影响。还应考虑基底材料。干磨时，当粒度号大于P150时，可采用干磨剂，可有效防止砂带堵塞。2024/3/13四、精密砂带磨削工艺砂带磨削的除尘无论是湿磨还是干磨，无论是在砂带磨床还是在普通磨床上,利用砂带磨削头架磨削，都应有吸尘和集尘装置。谢谢大家！