机械制造工程教学教程郭彩芬赵宏平主编8单元精密加工和纳米加工演示文稿.pptVIP

图8-8 珩磨加工的工作原理 8.1 精密加工和超精密加工 珩磨加工一般具有以下特点： 1）加工表面质量好。①可达Ra0.1~0.012μm。②工件表面形成有规则 的交叉网纹，有利于润滑油的储存和油膜保持，故珩磨表面能承受较大的载 荷和具有较高的耐磨性。③加工热量小，工件表面不易产生烧伤、变质、裂 纹、嵌砂和工件变性等缺陷，故特别适用于精密工件的加工。 2）加工精度高。①加工小直径孔时，孔的圆柱度可达0.5~1μm；直线 度可达1μm。②加工中等直径孔时，孔的圆柱度可达5μm。③加工外圆柱 面时，圆柱度最高可达0.04μm。④尺寸的分散性误差可在1~3μm。 3）加工范围广。①可加工除铅以外的所有金属材料。②可加工各类圆 柱及圆锥孔，也可加工各类外圆。③在极限情况下可加工孔径1~2000mm， 孔深1~2400mm的孔。 8.1 精密加工和超精密加工 4）切削效率高。①在单位时间内，珩磨参加切削的磨粒数 为磨削的100~1000倍，故具有较高的金属切除率。②珩磨阀套 类工件孔时，金属切除率可达80~90mm3/s，其切削效率比研磨 高3~8倍。③珩磨时以工件孔壁导向，进给力由中心均匀压向孔 壁，故只需切除较少的余量，便可完成精加工。 5）机床的精度要求低，结构较简单。①珩磨对机床的精度 要求低，与加工同等精度工件的磨床比，珩磨机的主要精度可 降低1/2~1/7；动力消耗下降1/2~1/4；可大幅度降低成本。②机 床结构较简单，除专用珩磨机外，也可用车床、钻床或镗床等 设备进行改装，且机床较易实现自动化。 8.1 精密加工和超精密加工 图8-9 珩磨头 8.1 精密加工和超精密加工 3. 超精加工 （1）超精加工的原理、特点及其应用范围 1）超精加工的原理。超精加工又称超精研加工，是采用由细粒度磨条和弹 性元件所形成的超精加工头，在一定压力下工件作轴向振动，对工件表面进 行浮动研磨的一种传统光整加工方法，通常多用于加工外圆表面。 超精加工时，工件低速旋转，超精加工头作一定频率的振动和进给运 动，磨粒在被加工表面上形成复杂而不重复的运动轨迹。 超精加工由于是在一定压力下，磨条在浮动状态下磨削，是一种浮动研 磨机理，其切削过程可分为强烈切削、正常切削、微弱切削和自动停止切削 四个阶段，而自动停止切削阶段是超精加工所特有的。 8.1 精密加工和超精密加工 图8-10 超精加工工件外圆表面 8.1 精密加工和超精密加工 图8-11 超精加工运动轨迹 8.1 精密加工和超精密加工 2）超精加工的特点。 ①切削速度低（0.5~1.67m/s），磨条压力小0.05~0.5Mpa）， 加工运动轨迹复杂，加工表面上无痕迹，切削发热少，无烧伤 现象，表面变形层一般不大于0.0025mm，因此加工精度高，加 工表面粗糙度低，可达Ra0.025~0.01μm。 ②由于有磨条的高速振动，加工效率高。 ③超精加工设备简单、操作方便。 ④超精加工应用范围广泛，可加工钢、铁、铜、铝等金属材料 和陶瓷、硅、石材等非金属材料。不仅多用于外圆加工，而且 可加工平面、内孔、锥面和曲面等，还可进行外圆表面的无心 超精加工。 8.1 精密加工和超精密加工 （2）超精加工头 超精加工头由若干个磨条、弹性元件和振动装置所构成。 磨条装于磨条座上，磨条座通过弹性元件装于头架上。磨条通 常为1~2条。弹性元件多用弹簧，通过弹簧来调节加工压力。 超精加工头的振动有机械式和气动式，机械式超精加工头多 用偏心轮机构实现振动，结构比较简单，但振动频率不高；气 动式超精加工头的振动频率较高，但结构复杂、噪声大。 8.1 精密加工和超精密加工 （3）超精加工工艺要素选择 1）工艺参数选择。超精加工可分为粗加工和精加工，其工艺参 数有切削角、工件圆周旋转线速度、超精加工头振动频率和振 幅、工作压力、工件轴向进给量、磨条的磨粒种类、结合剂和 粒度等。 2)切削液的选择。工作液的主要作用是冷却、润滑和冲洗切屑 和脱落磨粒，对表面质量的影响较大，常用的有煤油和锭子油 的混合液，加入锭子油主要取其冷润性，其混合比例视被加工 材料而定，锭子油所占比例为10﹪～30﹪，例如加工铸铁时占 10﹪，加工钢料时占30﹪。 8.1 精密加工和超精密加工 8.1 精密加工和超精密加工 表8-6 超精加工工艺参数选择 （4）超精研抛 超精研抛同时具有超精加工、研磨和抛光加工的特点。 1）超精研抛加工原理。如图8-12所示，超精研抛头为圆环状木块，装于立 式机床的主轴上，由分离传动并有隔振装置的电动机带动作高