第4章-粗磨精磨抛光.
抛光汇总第4章节-表面粗糙度简介与标注概述
第四节表面粗糙度简介与标注概述一、表面粗糙度的定义：是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。
其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此，它属于微观几何形状误差。
表面粗糙度越小，则表面越光滑。
具体指微小峰谷Z高低程度和间距S状况，一般按S分：●S＜1㎜为表面粗糙度；●1≤S≤10㎜为波纹度；●S＞10㎜为f形状；如右图所示二、表面粗糙度对工件的影响：表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。
由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。
表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，主要表现在以下几个方面：1)影响零件的耐磨性：表面越粗糙，配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快。
2)影响配合的稳定性：对间隙配合来说，表面越粗糙，就越易磨损，使工作过程中间隙逐渐增大；对过盈配合来说，由于装配时将微观凸峰挤平，减小了实际有效过盈，降低了连接强度。
3)影响零件的疲劳强度：粗糙零件的表面存在较大的波谷，它们像尖角缺口和裂纹一样，对应力集中很敏感，从而影响零件的疲劳强度。
4)影响抗腐蚀性：粗糙零件的表面，易使腐蚀性气体或液体通过表面的微观凹谷渗入到金属内层，造成表面腐蚀。
5)影响零件的密封性：粗糙的表面之间无法严密地贴合，气体或液体通过接触面间的缝隙渗漏。
6)影响接触刚度：接触刚度是零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力，机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。
7)影响测量精度：零件被测表面和测量工具面的表面粗糙度都会直接影响测量的精度，尤其是在精度测量时。
此外，表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性各接触电阻、反射能力和辐射性能、液体和气体流动阻力等也有影响。
三、表面粗糙度评定依据：1.取样长度：取样长度是评定表面粗糙度所规定一段基准线长度。
第4章 超精密磨削(康仁科)大连理工大学
普通磨料磨具的标志
普通磨料固结磨具的标志按国标GB2484-84规定，其书写顺序为： 规定，其书写顺序为： 普通磨料固结磨具的标志按国标 规定 磨具形状、尺寸、磨料、力度、组织、结合剂、最高工作线速度。 磨具形状、尺寸、磨料、力度、组织、结合剂、最高工作线速度。
国标GB2484-84
国际标准ISO 国际标准
涂附磨具的结构及其制造
4.2 普通砂轮精密磨削
精密磨削是指加工精度1~0.1 µm ，表面 精密磨削是指加工精度 粗糙度达到Ra0.2～0.025 µm 的磨削。又 的磨削。 粗糙度达到 ～ 称低粗糙度磨削。 称低粗糙度磨削。 多应用于机床主轴、轴承、液压滑阀、 多应用于机床主轴、轴承、液压滑阀、 滚动导轨、量规等的精密加工。 滚动导轨、量规等的精密加工。
4.2.1 精密磨削机理
主要靠砂轮的精细修整， 主要靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等 高性，磨削后， 高性，磨削后，被加工表面留下大量极微细的磨 削痕迹，残留高度极小， 削痕迹，残留高度极小，再加上无火化磨削阶段 的作用，获得高精度和低粗糙度的表面。 的作用，获得高精度和低粗糙度的表面。机理归 纳为： 纳为： 微刃的微切削作用 微刃的登高切削作用 微刃的滑挤、摩擦和抛光作用 微刃的滑挤、
根据国标CB 2484—84 根据国标
9 44 10 42 11 40 12 38 13 36 14 34
形状保持性好， 适用于一般磨削， 应 用 范 形状保持性好，磨 适用于一般磨削， 削表面粗糙度值低，淬火钢磨削，刀具 围 削表面粗糙度值低，淬火钢磨削， 适于重负荷磨削， 适于重负荷磨削， 刃磨 成形磨削， 成形磨削，精密磨 削，加工硬脆材料
超硬磨料磨具浓度与磨料含量的关系
浓度 25 50 75 100 150 质量浓度/％ 质量浓度 ％ 25 50 75 100 150 1.1 2.2 3.3 4.4 6.6 磨料含量 克拉. 克拉 cm－3 g . cm－3 0.2233 0.4466 0.6699 0.8932 1.3398 磨料所占体积/ 磨料所占体积 ％ 6.25 12.50 18.75 25.00 37.50
机械制造工艺学复习资料
第一章˙机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。
（P7）˙机械加工工艺过程由若干个工序组成。
每个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。
˙工序三条件：一个(或一组)工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工作对象（工件）连续完成的那一部分工艺过程。
˙安装：如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容称为一个安装。
˙工位:在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把为一个加工位置上的安装内容称为工位。
˙工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容，称为一个工步。
˙走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。
˙零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统。
（P10）˙在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。
（P11）˙生产批量是指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。
˙装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。
装夹方式：1.夹具中装夹 2.直接找正装夹 3.划线找正装夹（P13）˙采用6个按一定规则布置的约束点来限制工件的6个自由度，实现完全定位，称之为六点定位原理。
（P15）˙完全定位工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。
（P17）˙不完全定位工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。
˙工件应该完全定位还是不完全定位由工件的加工要求和自身形状决定。
˙欠定位：在加工时根据被加工面的尺寸、形状和位置要求，应限制的自由度未被限制，即约束点不足，这样的情况称为欠定位。
欠定位的情况下是不能保证加工要求的，因此是绝对不能允许的。
不完全定位不一定就是欠定位，不完全定位应注意可能会有欠定位。
传统光学加工(第一章粗磨)
磁性装夹是利用电磁吸力将工件固定的一种装夹方 式。透镜的磁性装夹，是将工件先粘在具有一定平 行度要求的金属导磁圆盘上，然后把粘好零件的导 磁圆盘放到铣磨机的磁性工作盘上，并使二者对好 中心，接着，打开磁力开关，将粘有透镜的导磁圆 盘吸住。另外，采用磁性装夹铣磨球面时定中心较 困难，而且粘结上盘下盘和清洗等辅助工序又费工 时，因此，球面铣磨很少采用磁性装夹，它多用于 平面的铣磨中。
（二）粒度磨料的粒度是以颗粒的大小分类的 。我国的磨料粒度号规定，对用筛选法获得 的磨料，粒度号用一英寸长度上有多少个筛 孔数来命名的。
二、磨具 通常采用的磨具有两种，一种是普通磨料制 成的砂轮，另一种是用结合剂固着的金刚石 磨具。 （一）金刚石磨具的结构 1．金刚石层：它是金刚石磨具的工作部分，由 金刚石颗粒和结合剂组成。 2. 过渡层：只含有结合剂，对金刚石层和基体 之间起着连接固结作用。过渡层厚一般为1～ 2mm。
（二）真空装夹的夹具设计
真空装夹是利用真空吸附的作用力，将工件固定在 夹具上。 真空吸附装夹的优点是：操作方便，易于实现自动 化，不仅能单件加工，而且也适用于立式铣磨机上 成盘加工，生产效率高。其缺点是：对工件的直径 公差要求严格，一般要求直径公差在(-0.02)～（0.05 ）mm。
（三）磁性装夹的夹具
过大的偏心量将增大磨边的磨削量，甚至造成零 件的报废。造成球面偏心的重要原因是夹具定位 面的偏心。因此在夹具制造中，要特别注意夹具 定位面d与口径D对工件回转袖线的同心度。
§1-7 球面铣磨夹具的设计
一、球面铣磨夹具的设计
在透镜铣磨中，所用的夹具通常有弹性装夹 、真空吸附装夹和磁性装夹。
无论设计和使用哪种夹具，都必须满足以下 要求： 1. 夹具装夹零件必须牢固可靠。如果装夹不 牢，加工零件会产生松劲，这不仅要影响加 工精度，甚至可能损坏零件，同时也容易造 成磨轮的磨损。
第四章光学零件加工技术
第四章粗磨——第一节研磨的本质
图4—3固着磨料研磨 铣磨时，磨具的主要运动是旋转，磨具和工件的相对运 动产生的切削F可分解成水平Fk和垂直Fn两个部分。如同玻璃 刀划割玻璃，垂直分力Fn使磨料颗粒进入玻璃深处，形成交 错裂纹，裂纹角大约为1550，它的大小不随玻璃牌号变化。
第四章粗磨——第一节研磨的本质
第四章粗磨——第二节铣削加工原理
四.金刚石磨具铣槽或圆弧
为了便于装配固定，如棱镜、平面镜等，或减轻重量等 原因，常需在零件上铣槽或磨圆弧等。现用金刚石磨具代 替手工。
第四章粗磨——第二节铣削加工原理
图4—6铣圆弧
图4—5铣圆弧
图4—7铣槽
第四章粗磨——第三节磨料和磨具
§4—3磨料和磨具 一.磨料：是研磨零件和制造磨具用的材料，是具有一 定硬度和韧性的粉状或粒状物质。是主要辅料之一。磨料 的研磨性能与硬度、韧性和粒度有关。
第四章粗磨——第二节铣削加工原理
二.斜截圆成型球面的证明
图4—5斜截圆的坐标
下面用数学方法来证明斜截圆绕工件轴的回转面为球面。 如图；有二个直角坐标系（XYZ，X’Y’Z’）均以O为坐标原点。 OX’、OZ’分别与OX，OZ夹角为α，OY与OY’重合。其中OZ代表工 件轴线，OZ’代表磨轮轴线。坐标原点O是工件轴与磨轮轴交点， 夹角为α。O’为为斜截圆中心，A为磨轮端面顶点与工件中心接 触处，则OA=R（O为零件曲率半径中心），O’A=ρ（斜截圆半 径），在X’Y’Z’坐标系中，斜截圆方程为
第四章粗磨——第二节铣削加工原理
①金刚石磨轮刃口通过工件顶点； ②磨轮轴与工件轴相交于O点； ③磨轮轴与工件轴夹角为α； ④磨轮轴高速旋转，工件轴低速转动。 这种运动轨迹的包络面就形成球面。 它们的运动原理遵循正弦公式，球面的曲率半径R与夹角 α有关，由图得正弦公式：即
第5章 超精密研磨与抛光(康仁科) 大连理工大学
固结磨料研磨
圆柱面和球面的研磨
5.5.1 液中研磨
磨料：微细的 磨料：微细的Al2O3磨粒 磨粒 研具： 研具：聚氨酯 加工液：过滤水、蒸馏水、 加工液：过滤水、蒸馏水、净化水 机理：将研磨操作浸入在含有磨粒的研磨剂中 机理： 进行，借助水波效果， 进行，借助水波效果，利用浮游的微细磨粒进 行研磨加工。以磨粒的机械作用为中心， 行研磨加工。以磨粒的机械作用为中心，由加 工液进行磨粒的分散，起缓冲和冷却作用。 工液进行磨粒的分散，起缓冲和冷却作用。 应用：加工硅片，可以得到完全高质量的镜面。 应用：加工硅片，可以得到完全高质量的镜面。
研具
磨粒
加工液 工件、 工件、研具相对速度 加工压力 加工时间 环境
温 度 尘 埃
室温设定温度± 室温设定温度±0.1℃ ℃ 利用净化槽、 利用净化槽、净化操作台
5.4 超精密平面研磨和抛光
超精密研磨和抛光是加工误差<0.1 µm，表面粗 糙度Ra<0.02 µm的加工方法。 用于制造高精度高表面质量的零件，如大规模 集成电路的硅片，不仅要求极高的平面度，极 小的表面粗糙度，而且要求表面无变质层、无 划伤。光学平晶、量块、石英振子基片平面， 除要求极高平面度、极小表面粗糙度外，还要 求两端面严格平行。
5.5 新原理的超精密研磨抛光
传统的研磨抛光方法是完全靠微细磨粒的机械 作用去除被研磨表面的材质， 作用去除被研磨表面的材质，达到很高的加工 表面。 表面。 最近出现新原理的研磨抛光方法其工作原理有 些已不完全是纯机械的去除， 些已不完全是纯机械的去除，有些不用传统的 研具和磨料。 研具和磨料。这些新的研磨抛光方法可以达到 分子级和原子级材料的去除， 分子级和原子级材料的去除，并达到相应的极 高几何精度和无缺陷无变质层的加工表面。 高几何精度和无缺陷无变质层的加工表面。
机械制造基础试题(卷)与答案解析
《机械制造基础》试题及答案一、单选题（共30 道试题,共90 分。
）1。
钻孔有两种基本方式，其一是钻头不转,工件转，这种加工方式容易产生（ B ）误差。
A. 轴线歪斜B. 锥度C. 轴线歪斜和锥度D。
轴线歪斜和腰鼓形2。
（ C ）时,前角应选大些.A。
加工脆性材料B。
工件材料硬度高；C。
加工塑性材料D。
脆性或塑性材料3.主要影响切屑流出方向的刀具角度为(C)A。
前角B. 后角C. 刃倾角D。
主偏角4.减小主偏角，（A ）。
A。
使刀具寿命得到提高 B. 使刀具寿命降低 C. 利于避免工件产生变形和振动D。
对切削加工没影响5。
下列刀具材料中，适宜制作形状复杂机动刀具的材料是( B ）A。
合金工具钢B。
高速钢C。
硬质合金钢D。
人造聚晶金刚石6。
成批加工车床导轨面时,宜采用的半精加工方法是( A ）A. 精刨B。
精铣C. 精磨D。
精拉7。
（ B )时,选用软的砂轮。
A。
磨削软材料B。
磨削硬材料 C. 磨削断续表面 D. 精磨8。
机床主轴齿轮( B )要求高些。
A。
传递运动的准确性 B. 传动的平稳性 C. 载荷分布的均匀性D。
侧隙9。
精加工时，应选用( C ）进行冷却.A。
水溶液 B. 乳化液 C. 切削油D。
温度较高的水溶液10。
加工φ100的孔，常采用的加工方法是( C )A。
钻孔 B. 扩孔C。
镗孔D。
铰孔11。
在切削平面内测量的角度有（D )A。
前角 B. 后角C。
主偏角 D. 刃倾角12。
车床刀架的横向运动方向与车床回转轴线不垂直，车出的工件将呈现出（D )。
A。
腰鼓形和锥度。
B。
腰鼓形C。
锥度 D. 端面中凸形13。
数控机床主要适用的场合是（B ）A。
定型产品的大批量生产 B. 多品种小批量生产 C. 中等精度的定型产品D。
修配加工14.主运动是由工件执行的机床有（A ）A。
车床 B. 镗床 C. 磨床 D. 牛头刨床15。
积屑瘤很不稳定，时生时灭，在（）产生积屑瘤有一定好处,在（)时必须避免积屑的产生.( D ) A。
精磨工艺
精磨工艺.txt喜欢我这是革命需要，知道不？！你不会叠衣服一边呆着去！以后我来叠！我一定要给你幸福，谁也别想拦着。
第四章精磨精磨又称细磨。
它是介于粗磨与抛光两大工序之间的重要工序。
精磨的目的是保证工件达到抛光前所需要的面形精度、尺寸精度和表面粗糙度。
因此，精磨的质量对抛光的影响是非常重要的。
精磨的方法分为散粒磨料精磨和金刚石精磨。
前者称为古典法精磨，又称自由研磨；后者称为高速精磨。
§4—1精磨的技术要求与技术分类一、精磨的技术要求。
1、表面粗糙度要求粗磨完工的光学玻璃表面粗糙度比较大，即表面凹凸程度很严重。
散粒磨料加工常以金刚砂研磨后留下来的表面，其玻璃表面破坏层约30微米，表面粗糙度RZ小于6微米；固着磨料加工常以金刚石砂轮加工的表面，其表面破坏层约50微米，表面粗糙度RZ约在0.9微米以下。
精磨的目的之一，就是要使光学玻璃表面凹凸程度变小，以达到能被抛光抛去的程度。
目前情况下认为：用散粒磨料以金刚砂加工后破坏层在12微米以下，粗糙度在0.4微米以下；固着磨料加工时，以W10金刚石丸片加工后的破坏层在8微米以下，表面粗糙度Rz在0.35微米以下。
2、几何面形精度要求光学完工的几何面形要求—般很高，往往是在微米级精度，要达到这样高的精度，只能通过精磨这道工序逐级提高，从而为最后的抛光工序作好准备。
在古典法抛光中，精磨后的表面几何形状要比抛光完工零件差4～8个牛顿干涉圈，大约2微米左右；在现代高速抛光中只能相差2个牛顿干涉圈，约0.5微米左右。
这里要注意，在实际生产中，精磨后的面形应该是低光圈，这时对凸透镜来说是曲率半径应大一些，而对凹透镜则相反，曲率半径要小一些。
二、精磨方法的分类精磨一般可以分为散粒磨料研磨法和固着磨料法。
后者又分为：成型面形工具和范成法之分。
散粒磨料精磨也称古典法，就是以金属成型模具(通常用黄铜)，中间加上金刚砂对玻璃逐步研磨。
每更换一次磨料粒度就得更换一个曲率半径的球摸。
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3.1概述 二.胶合的目的
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• 1．改善像质 • 如果把冕牌玻璃的凸透镜和火石玻璃的凹透镜胶合 在一起，就组成消色差的双胶合透镜。 如用K9和F2玻璃制成的 • 2．减少反射光能损失 ． 双分离透镜组，反射面 光能损失分别为4％和 • 胶合是减小透镜组光能损失 5· 6％，即使在表面镀上 • 的有效方法之一。 氟化镁增透膜，仍有 1．5％和0．6％的反射 • 3．简化复杂零件的加工 光能损失。如果将双分 • 4．保护刻划面 离透镜用加拿大胶胶合 • 为了保护刻度表面、 成双胶合透镜，则胶合 面的反射光能损失可减 • 偏振片或晶体零件， 少到0．1％。 • 经常在零件上胶合一保护 • 玻璃。
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3.1概述 一. 胶层胶合与分离式镜座组合
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• (4)胶合透镜组或胶合棱镜组在装配与校正时易于对准 中心． • (5)胶合法还用于照相分划、镀膜表面与保护玻璃的组 合。 • 因此，光学系统中广泛采刚胶合法，特别适用于直径 为80～120mm以下的透镜组合．胶合透镜的质量主 要决定于胶合材料的特性及胶合定中心的方法。 • 通过与分离式镜座组合的比较可以看出胶合的目的。
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二.粘结剂的种类及性能
(二)甲醇胶
•
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甲醇胶，俗称冷胶，又名凤仙胶或卡丙诺胶。它是人工 合成的有机化合物，单体学名是二甲基乙烯代乙炔基甲醇。 甲醇胶几乎可以粘结各种材料。 • 甲醇胶原是前苏联于1938年研制成功的。我国在20世 纪50年代引进使用，后来又做了一些改进。它主要用于军 用光学仪器中的透镜、棱镜和平面零件的胶合。 • 甲醇胶具有良好的透明度，其胶合强度、耐高低温性能 都优于冷杉树脂胶。其缺点也较明显，固化后收缩率高达 12％，易引起零件变形，胶层抗老化性能差，配制工艺复 杂，保存期短，拆胶困难。
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4.2 树脂胶合法 一.对光学胶粘剂的要求
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• 光学胶粘剂，又称光学用胶。它是一种与光学玻璃光学性 能相近，并具有良好的粘结性的高分子物质(天然的或人工 合成的)。在光学仪器中，对光学胶粘剂的要求如下： • (1)无色透明，在指定的光谱范围内，透过率>90％以上， 并且固化后的折射率与被粘结零件的折射率相近。 • (2)在胶合时浸润性好，固化后收缩率小，零件不易变形。 • (3)在胶合件使用温度范围内，耐冲击强度和耐冷热性能好。 • (4)化学稳定性好，长期使用不变质。 • (5)胶合工艺简单，对操作者无毒无害。 • (6)拆胶容易，便于返修。
(一)天然冷杉树脂胶
• 冷杉树脂胶俗称热胶。它是由松柏科冷杉树植物分泌的树 汁，经提纯精炼而成。
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二.粘结剂的种类及性能
二.粘结剂的种类及性能
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• 冷杉树脂胶中，使用历史悠久，且性能较好的是天然的加拿大胶。 • 优点：1.冷杉树脂胶具有良好的透光性和一定的粘结力； • 2.折射率(n＝1.52～1.54)与K9玻璃相近，能长时间保持透明 • 3.凝固时体积收缩率较小，仅5％～6％，故胶合应力小； • 4.使用简便，拆胶清洗容易，无毒无害。 • 因此，是使用最广泛的古老胶种，一般用于胶合透镜、棱镜、滤光片、 度盘、分划板等室内使用的仪器。 • 缺点：1.冷杉树脂胶机械强度低。 • 2.它耐热、耐寒性能差(－40～+40℃)； • 3.在近紫外区光谱有明显吸收，不能用于紫外光学零件的胶合。 • 冷杉树脂胶有固态纯冷杉树脂胶、改性冷杉树脂胶和液态冷杉树脂胶三 种。
《光学加工》 Optical Fabrication 课程公共邮箱：hfutof@
光学 加工
第4章
光学零件的胶合
讲授：郎贤礼 单位：仪器科学与光电工程学院(HFUT)
本节内容
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概 述 树脂胶合法
光胶法 透镜胶合定心原理与方法
2课时
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4.2 树脂胶合法 二.粘结剂的种类及性能
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• 光学胶粘技术在光学仪器上的应用，已经有200多年的历 史。1785年开始采用一种天然针叶状杉树的分泌物制成最 早的光学用胶，这就是著名的加拿大胶。合成树脂的光学 用胶相继问世。前苏联于．1938年研制成功甲醇胶；美国 在20世纪40年代研制了光学环氧胶；我国于20世纪70年 代末期研制了光学光敏胶。 • 目前，我国光学生产中，应用的胶粘剂主要分为四大类， 下面分别予以介绍。
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3.1概述
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三.对胶合工艺的主要技术要求
• • • • • (1)保证胶合透镜的中心误差。 (2)保证胶合棱镜的平行差和等厚差。 (3)排除胶合层的气泡。 (4)胶层要牢固。 (5)保证胶合件的面形精度。
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第4章 光学零件的胶合 概述
• 为了使光学系统有很好的像质，物镜、目镜及其它 系统均由两块或两块以上的透镜组成，棱镜和分划 零件为了制造方便和起保护作用也采用组合方式。 组合的方式包括常用的胶层胶合和分离式镜座(下图) 组合，特殊情况下还用光胶胶合。 • 组合的方式应保证光学 • 性能提高，有足够的强 • 度，对有机溶剂有足够 • 的安定性，不增加光的 • 损失，不产生表面变形， • 并且易于拆开．
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4.1概述 一. 胶层胶合与分离式镜座组合
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• 胶层胶合方法与分离式镜座组合方法比较有如下特点： • (1)胶层胶合法比分离式镜座的组合法虽然少了一个光 学设计中的结构参数，但仍能满足复杂光学系统的成 象质要求。 • (2)减少表面的光能损失，分离式组合的空气与玻璃界 面的反射损失达5～6％，而胶层界面的反射损失只有 0.1%。 • (3)可以适当降低胶合面的表面精度，胶层起到补偿作 用，可以简化复杂陵镜的制造过程，先加工简单棱镜 然后胶合成复杂棱镜。降低制造成本。