精密超精密加工.PPT

图示为研磨外圆的工具。研磨套2由夹套1夹持，它的孔内有螺旋槽可贮藏研磨剂。其上还有一条内外相通的直槽，使其有一定胀缩性。 1-夹套；2-研磨套；3-调节螺钉；4-手柄。 为了磨料能嵌入研磨套的内表面，研磨套的材应软些，常用的是铸铁。 研磨时先在工具表面涂上一层均匀的研磨剂，将该工具套在工件上，并调节好配合的松紧程度，然后让工件旋转，手持研磨工具在轴向来回移动，直至达到研磨的要求为止 。 研磨剂是很细的磨料(粒度为W14～W15)、研磨液 和辅助材料的混合剂。 常用的有液态研磨剂、研磨膏和固体研磨剂（研 磨皂）三种。 主要起研磨、吸附、冷却和润滑等作用。 2.研磨的特点与应用 1)精度高质量好 经研磨后的工件表面,尺寸精度可达IT4～IT1级； 表面粗糙度值可减小到0.1~0.006μm。形状精度亦可相应 提高。 “蜕化”原则或“母性”原则：机床精度高于工件精度。（普通加工） “进化”原则或“创造性”原则：利用误差补偿技术（精密加工）。 现在国外生产的超精密机床，都装有双频激光随机检测系统，检测机床运动部件两个坐标方向的位移位置，和精密数控系统组成反馈控制系统，以保证加工的尺寸精度。 刀架在横滑板5上，主轴箱在纵滑板6上。激光测量系统的分辨率为0.01um，绝对测量精度小于0.1um。 切削加工本质：材料在刀具作用下产生剪切断裂、摩擦挤压和滑移变形等过程。 精密切削机理：采用微量切削方法，对普通切削影响不显著的因素将成为影响精密切削的主要因素。 超精密切削加工发展：20世纪60年代发展起来的新技术，在国防和尖端技术领域具有重要地位。 服从金属切削的普遍规律，但由于切削层极薄，所以又具有一定的特殊性。 （1）切削用的金刚石刀具的刀刃极为锋利，切削温度低，切削速度对金刚石刀具的磨损影响甚微。 （2）积屑瘤方面，在普通切削时使刀具实际切削前角增大，切削力下降。超精密切削中积屑瘤使金刚石刀具的刃口半径显著增加，实际切削厚度增大，工件、切屑、刀具间的摩擦加剧，从而切削力明显增大，加工表面质量严重恶化。 超精密切削 （3）切削力方面，在普通切削时主切削力大于径向切削力；而超精密切削则相反。 （4）工件材料对超精密切削有重要影响。如：工件表面的不纯物（形成空穴和划伤）、结晶的晶界出现阶梯、工件有残留变形和残留应力、对金刚石刀具的亲和性，产生粘结现象等。 美国：加工材料从铜铝扩展到难切削材料和非金属硬脆材料的研究、加工方式从切削扩展到开发带有检测反馈的超精密技术及最终表面涂层处理技术的综合研究。 日本：高密度高能量的粒子束加工的研究和开发、以三维曲面加工为主的高性能超精密加工技术及三维超精密检测技术和加工环境的控制技术。 发展方向：1、基本理论和工艺；2、设备的精度、动态性及热稳定性；3、精度检测和误差补偿；4、环境控制技术；5、加工材料。 发展展望 ◆恒温——要求：±1℃～ ±0.01℃ 实现方法：大、小恒温间+局部恒温（恒温罩，恒温油喷淋） ◆恒湿——要求：相对湿度35%～45%，波动±10%～ ±1% 实现方法：采用空气调节系统 ◆净化——要求：10000～100级（100级系指每立方英尺空气中所含大于0.5μm尘埃个数不超过100） 实现方法：采用空气过滤器，送入洁净空气 ◆隔振——要求：消除内部、隔绝外部振动干扰 实现方法：隔振地基，隔振垫层，空气弹簧隔振器 精密与超精密加工环境 精密磨削加工 磨削是一种常用的半精加工和精加工方法，砂轮是磨削的主要工具。 特点： 1、可加工 一般结构材料：铸铁、碳钢、合金钢； 难以切削高硬度材料：淬火钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等。 2、精度高、表面粗糙度小：IT5及以上，Ra为1.25~0.01um 3、径向作用力大且作用在工艺系统刚性？较差的方向上。 （细长轴） 4、磨削的温度高，磨削产生的切削热多：80%~90%传入工件（10%~15%传入砂轮，1%~10%由磨屑带走）。在磨削区形成瞬时高温，易造成工件表面烧伤和微裂纹。故应大量采用切削液来降低磨削温度。 6、磨削加工的工艺范围广：外圆面、内圆面、平面等。各种刀具的刃磨。 7、磨削在切削加工中的应用比例增大：发达国家占到30%~40%。 5、砂轮有自锐作用：磨粒破碎，形成新的菱角；磨粒脱落露出新的磨粒。区别于其它切削刀具。砂轮磨削一段时间后需修整（磨粒脱落的不均匀性、磨屑和破