零件的超精密平面磨削加工
磨削加工中的磨削方式
磨削加工中的磨削方式磨削加工是一种精密的金属加工方法，不仅可以用于加工金属材料，还可以用于加工陶瓷、玻璃等非金属材料。
它的基本原理是在切削工具与工件之间施加外力，并且在介质中进行磨磨擦削，以达到加工的目的。
磨削加工中的磨削方式有很多种，下面将对其进行一一介绍。
1. 平面磨削平面磨削是一种磨削工艺，主要用于加工平面及其上的孔和槽。
这种加工方式通过旋转磨削轮，使其与工件表面接触，施加相应的压力和剪切力来进行磨削。
平面磨削的加工精度高，工件表面质量好，适用于加工超精密配件。
2. 内圆磨削内圆磨削是一种在工作件内部进行磨削的加工方式，主要用于加工内径大小不同的圆柱体。
这种加工方式的主要设备是内圆磨床，通过不断旋转工作件和磨削轮，结合适当的压力、速度等参数，来进行磨削加工。
3. 外圆磨削外圆磨削是一种在工作件外部进行磨削的加工方式，主要用于加工外径大小不同的圆柱体。
这种加工方式的主要设备是外圆磨床，通过不断旋转工作件和磨削轮，结合适当的压力、速度等参数，来进行磨削加工。
4. 中心磨削中心磨削是一种在两个中心点之间进行磨削加工的方式，主要用于加工圆锥体、圆柱锥体等形状的工件。
这种加工方式的主要设备是中心磨床，在加工过程中，需要较高的精度控制及对磨削力的稳定性要求。
5. 轮廓磨削轮廓磨削是一种根据工件轮廓进行磨削的加工方式，主要用于加工各种不规则形状的工件。
这种加工方式的主要设备是数控磨床，通过对工件进行高精度的三维扫描和轮廓学习，来得到工件的三维形状。
随后，根据得到的轮廓数据进行加工。
6. 微型磨削微型磨削是一种在微米尺度下进行磨削的加工方式，主要用于加工高精度、超细的微件。
这种加工方式的设备应具有高精度、高速度、低摩擦等特点，常用于制造高端光学元件、半导体芯片等高端应用领域。
总之，磨削加工中的磨削方式有很多种，不同的加工方式适用于不同的工件加工需求，需要精确控制加工参数，以保证加工效果。
随着技术的不断进步，相信未来还会涌现更多更精密的磨削加工方式，为各行各业的高精度加工需求提供更多的选择。
普通平面磨床加工超精度、低粗糙度零件
普通平面磨床加工超精度、低粗糙度零件在大型工程机械制造厂磨削表面粗糙度Ra0.02--0.04μm、精度h4--h5的轴颈时，都是在昂贵的高精度平面磨床上进行。
但一般工程机械修造厂却没有高精度平面磨床，要磨削出这样的低的表面粗糙度，如此高的轴颈精度是非常困难的。
我们在现有设备M131W普通外圆平面磨床上进行大量试验，并对其进行必要的检测、刮研和调整，通过修整和精细的平衡砂轮，在磨粒上合适整出更多的等高微刃，就完全可以实现超高精度、低粗糙度的磨销，能有效地磨削出精度h4--h6，粗糙度Ra0.02--0.04μm的零件。
该法简单，方便易行，效果颇佳。
1、超精磨削机理超精磨削是靠砂轮工作面上可以修整出大量等高的磨粒微刃这一特性而得以进行的。
这些等高微刃能从工作表面上切除微薄的、尚具有一些微量缺陷以及微量形状和尺寸误差和余量。
因此，运用这些等微刃具是大量的，如果磨削用量适当，在加工面上有可能留下大量的极微细的切削痕迹，所以可得到很低的表面粗糙度。
此外，还由于在无火光花光磨阶段，仍有很明来的磨擦、滑挤、抛光和压光等作用，故使加工秘得的表面粗糙度进一步降低.2、对普通平面磨床的检修为了在变通平面磨床磨削出粗糙度Ra0.02--0.04μm的工件，应对旧变通平面磨床进行如下项目检测，不符合精度要求的，则要进行刮研检修。
（1）检修床导轨1. 检测和何等刮床身V形导轨：在垂直平面内的不直度，在1m长度上，不得超过0.01mm;在水平面内的不直度，在1m长度上，不得超过0.01mm;与滑鞍座导轨的不垂直度，在250mm长度上，不得超过0.02mm;接触点要求12--14点（25×25）mm。
2. 检测的何等刮床身平面导轨：V形导轨的不平等度，在1m长度上，不得超过0.02mm;在垂直平面内的不直度，在1m长度上，法得超过0.01mm;接触斑点要求12--14点（25×25）mm。
（2）检修滑鞍座导轨1. 检测和何等刮滑鞍座V形导轨;在垂直平面内的不直度，全部长度上不得超过0.01mm;接触斑点要求10--12点（25×25）mm。
精密和超精密加工技术
电子材料，磁性材料的镜面磨削：大尺寸硅片；铁金氧磁头 光学材料的镜面磨削：记录用光学材料，光学镜片研磨抛光前 陶瓷材料的镜面磨削 高精度钢铁材料及复合材料，硬质合金
4、脆性材料精密磨削
尖锐压头下的材料变形过程
(a) 初始加载: 接触区产生—永久塑性变形区，没有任何 裂纹破坏。变形区尺寸随载荷增加而变大。 (b) 临界区: 载荷增加到某一数值时，在压头正下方应力 集中处产生中介裂纹(M edian Crack)。 (c) 裂纹增长区: 载荷增加, 中介裂纹也随之增长。 (d) 初始卸载阶段: 中介裂纹开始闭合，但不愈合。 (e) 侧向裂纹产生: 进一步卸载，由于接触区弹塑性应力 不匹配，产生一个拉应力叠加在应力场中，产生系列向侧 边扩展的横向裂纹(L ateral Crack)。 (f) 完全卸载: 侧向裂纹继续扩展，若裂纹延伸到表面则 形成破坏的碎屑。
精密、超精密磨削、镜面磨削形成的零散刻痕
1、精密和超精密磨削加工基础
精密和超精密磨削分类
将磨料或微粉与结合剂粘合在一起， 形成一定的形状并具有一定强度，再 采用烧结、粘接、涂敷等方法形成砂 轮、砂条、油石、砂带等磨具。
精密和超精 密磨料加工 固结磨 料加工
磨料或微粉不是固结在一起， 而是成游离状态。
3、在线电解磨削技术
ELID磨削的特点
磨削过程具有良好的稳定性； ELID修整法使金刚石砂轮不会过快的磨耗，提高了贵重磨料的利用率； ELID修整法使磨削过程具有良好的可控性；
采用ELID磨削法，容易实现镜面磨削，并可大幅度减少超硬材料被磨零件的 残留裂纹。
3、在线电解磨削技术
1、精密和超精密磨削加工基础
切削和磨削的比较
精密和超精密加工技术
1、通常将加工精度在0.1-1um、加工表面粗糙度R在0.02-0.1um之间的加工方法称为精密加工。
而将加工精度高于0.1um、加工表面粗糙度R小于0.01um的加工方法称为超精密加工。
2、提高加工精度的原因：提高制造精度后可提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性；促进产品的小型化；增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。
3、精密和超精密加工目前包含三个领域：超精密切削；精密和超精密磨削研磨‘精密特种加工。
4、金刚石刀具的超精密切削加工技术，主要应用于两个方面：单件的大型超精密零件的切削加工和大量生产的中小型零件的超精密切削加工技术。
5、金刚石刀具有两个比较重要的问题：晶面的选择；切削刃钝圆半径。
6、超稳定环境条件主要是指恒温、防振、超净和恒湿五个方面的条件。
7、我国应开展超精密加工技术基础的研究，其主要内容包括以下四个方面：1）超精密切削、磨削的基本理论和工艺。
2）超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性。
3）超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿。
4）超精密加工的环境条件。
5）超精密加工的材料。
8、超精密切削实际选择的切削速度，经常是根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速。
9、超精密切削实际能达到的最小切削厚度和金刚石刀具的锋锐度、使用的超精密机床的性能状态、切削时的环境等都直接有关。
10、为实现超精密切削，刀具应具有如下性能：1）极高的硬度、极高的耐磨性和极高的弹性模量，以保证刀具有很长的寿命和很高的尺寸耐用度。
2）切削刃钝圆能磨得极其锋锐，切削刃钝圆半径r值极小，能实现超薄切削厚度。
3）切削刃无缺陷，切削时刃形将复印在加工表面上，能得到超光滑的镜面。
4）和工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因素低，能得到极好的加工表面完整性。
11、SPDT——金刚石刀具切削和超精密切削。
12、晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象称为解理现象。
《精密和超精密加工技术(第3版)》第3章精密磨削和超精密磨削
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第1节 概述
二、精密和超精密砂轮磨料磨具
磨料及其选择
超硬磨料制作的磨具在以下几方面能够满足精密加工和超精密加工 的要求,因此使用广泛。
1)磨具在形状和尺寸上易于保持,使用寿命高,磨削精度高。
2)磨料本身磨损少,可较长时间保持切削性,修整次数少,易于保持精度。
3)磨削时,一般工件温度较低,因此可以减小内应力、裂纹和烧伤等缺
磨具的形状和尺寸及其基体材料
根据机床规格和加工情况选择磨具的 形状和尺寸。 基体材料与结合剂有关。
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第1节 概述
三、精密和超精密涂覆磨具
涂覆磨具分类
根据涂覆磨具的形状、基底材料和工作条件与用途等,分类见下表
涂 覆 磨 具
工 作 条 件
基 底 材 料
形 状
耐 水 (N)
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精密砂带磨削：砂带粒度F230～F320，加
工精度1μm，Ra0.025; 超精密砂带磨削：砂带粒度W28～W3，加工精 度0.1μm，Ra0.025～0.008μm。
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第1节 概述
一、精密和超精密加工分类
游离磨料加工
磨料或微粉不是固结在一起， 而是成游离状态。 传统方法：研磨和抛光 新方法：磁性研磨、弹性发射 加工、液体动力抛光、液中研 抛、磁流体抛光、挤压研抛、 喷射加工等。
第3章 精密磨削和超精密磨削 3.1 概述
3.2 精密磨削 3.3 超硬磨料砂轮磨削
3.4 超精密磨削
3.5 精密和超精密砂带磨削
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第1节 概述
精密和超精密磨料加工是利用细粒度的磨粒和 微粉对黑色金属、硬脆材料等进行加工,得到高 加工精度和低表面粗糙度值。对于铜、铝及其 合金等软金属,用金刚石刀具进行超精密车削是 十分有效的,而对于黑色金属、硬脆材料等,用 精密和超精密磨料加工在当前是最主要的精密 加工手段。
超精密磨削PPT培训课件
测量系统分析（MSA）
对测量系统进行评估和分析，确保测量结果的准确性和可靠性。
质量工具应用
运用质量管理工具如因果图、流程图、直方图等，对质量问题进行 分析和改进。
05 超精密磨削的未来发展
新材料对超精密磨削的影响
轻质材料
02 超精密磨削技术原理
磨削的基本原理
磨削是通过硬质颗粒在工件表面 摩擦、刻划和切削作用，使工件
表面材料逐渐去除的过程。
磨削过程中，磨粒对工件表面的 压力和摩擦产生热量，使工件表 面局部熔化或软化，从而实现对
工件的切削和抛光。
磨削不仅可以加工金属材料，还 可以加工非金属材料，如玻璃、
陶瓷等。
超精密磨削的特殊技术
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超精密磨削工具包括各种磨盘、 砂轮、研磨剂等，其质量和选 择直接影响加工精度和表面质 量。
超精密磨削设备与工具需要定 期维护和校准，以确保其精度 和可靠性。
03 超精密磨削的工艺流程
粗磨阶段
总结词
去除多余材料
详细描述
粗磨阶段是超精密磨削工艺流程的起始阶段，主要任务是去除多余的材料，为 后续精磨和抛光阶段打下基础。在这一阶段，使用较硬的磨料和较大的磨削压 力，以较快的磨削速度去除大部分的余量。
新技术与新工艺的发展趋势
1 2
智能化磨削
利用人工智能、大数据等先进技术，实现超精密 磨削过程的智能监控、智能优化和智能决策，提 高加工精度和效率。
绿色磨削
在环保要求日益严格的背景下，发展绿色磨削技 术，减少加工过程中的材料浪费和环境污染。
3
微纳磨削
随着微纳制造技术的发展，超精密磨削将向微纳 级别发展，实现更小尺度的高精度加工。
控制机械加工表面质量的工艺途径
控制机械加工表面质量的工艺途径随着科学技术的发展，对零件的表面质量的要求已越来越高。
为了获得合格零件，保证机器的使用性能，人们一直在研究控制和提高零件表面质量的途径。
提高表面质量的工艺途径大致可以分为两类：一类是用低效率、高成本的加工方法，寻求各工艺参数的优化组合，以减小表面粗糙度；另一类是着重改善工件表面的物理力学性能，以提高其表面质量。
一、降低表面粗糙度的加工方法1．超精密切削和低粗糙度磨削加工⑴超精密切削加工超精密切削是指表面粗糙度为R a0.04μm以下的切削加工方法。
超精密切削加工最关键的问题在于要在最后一道工序切削0.1μm的微薄表面层，这就既要求刀具极其锋利，刀具钝圆半径为纳米级尺寸，又要求这样的刀具有足够的耐用度，以维持其锋利。
目前只有金刚石刀具才能达到要求。
超精密切削时，走刀量要小，切削速度要非常高，才能保证工件表面上的残留面积小，从而获得极小的表面粗糙度。
⑵小粗糙度磨削加工为了简化工艺过程，缩短工序周期，有时用小粗糙度磨削替代光整加工。
小粗糙度磨削除要求设备精度高外，磨削用量的选择最为重要。
在选择磨削用量时，参数之间往往会相互矛盾和排斥。
例如，为了减小表面粗糙度，砂轮应修整得细一些，但如此却可能引起磨削烧伤；为了避免烧伤，应将工件转速加快，但这样又会增大表面粗糙度，而且容易引起振动；采用小磨削用量有利于提高工件表面质量，但会降低生产效率而增加生产成本；而且工件材料不同其磨削性能也不一样，一般很难凭手册确定磨削用量，要通过试验不断调整参数，因而表面质量较难准确控制。
近年来，国内外对磨削用量最优化作了不少研究，分析了磨削用量与磨削力、磨削热之间的关系，并用图表表示各参数的最佳组合，加上计算机的运用，通过指令进行过程控制，使得小粗糙度磨削逐步达到了应有的效果。
2．采用超精密加工、珩磨、研磨等方法作为最终工序加工超精密加工、珩磨等都是利用磨条以一定压力压在加工表面上，并作相对运动以降低表面粗糙度和提高精度的方法，一般用于表面粗糙度为R a0.4μm以下的表面加工。
超精密加工技术
超精密加工技术----发展及对策超精密加工技术，是现代机械制造业最主要的发展方向之一。
在提高机电产品的性能、质量和发展高新技术中起着至关重要的作用，并且已成为在国际竞争中取得成功的关键技术。
超精密加工是指亚微米级(尺寸误差为0.3～0.03μm，表面粗糙度为Ra0.03～0.005μm)和纳米级(精度误差为0.03μm，表面粗糙度小于Ra0.005μm)精度的加工。
实现这些加工所采取的工艺方法和技术措施，则称为超精加工技术。
加之测量技术、环境保障和材料等问题，人们把这种技术总称为超精工程。
超精密加工主要包括三个领域：1、超精密切削加工如金刚石刀具的超精密切削，可加工各种镜面。
它已成功地解决了用于激光核聚变系统和天体望远镜的大型抛物面镜的加工。
2、超精密磨削和研磨加工如高密度硬磁盘的涂层表面加工和大规模集成电路基片的加工。
3、超精密特种加工如大规模集成电路芯片上的图形是用电子束、离子束刻蚀的方法加工，线宽可达0.1μm。
如用扫描隧道电子显微镜(STM)加工，线宽可达2～5nm。
国外概况美国是最早研制开发超精密加工技术的国家。
早在1962年，美国就开发出以单点金刚石车刀镜面切削铝合金和无氧铜的超精密半球车床，其主轴回转精度为0.125μm，加工直径为φ100mm的半球，尺寸精度为±0.6μm，粗糙度为Ra0.025μm。
1984年又研制成功大型光学金刚石车床，可加工重1350kg，φ1625mm的大型零件，工件的圆度和平面度达0.025μm，表面粗糙度为Ra0.042μm。
在该机床上采用多项新技术，如多光路激光测量反馈控制，用静电电容测微仪测量工件变形，32位机的CNC系统，用摩擦式驱动进给和热交换器控制温度等。
美国利用自己已有的成熟单元技术，只用两周的时间便组装成了一台小型的超精密加工车床(BODTM型)，用刀尖半径为5～10nm的单晶金刚石刀具，实现切削厚度为1nm (纳米)的加工。
尽管如此，最近美国政府还是继续把微米级和纳米级的加工技术作为国家的关键技术之一，这足以说明美国对这一技术的重视。
精密和超精密加工
精密和超精密加工一、精密和超精密加工的概念与范畴通常，按加工精度划分，机械加工可分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
目前，精密加工是指加工精度为1~0.1μm，表面粗糙度为Ra0.1~0.01μm的加工技术，但这个界限是随着加工技术的进步不断变化的，今天的精密加工可能就是明天的一般加工。
精密加工所要解决的问题，一是加工精度，包括形位公差、尺寸精度及表面状况；二是加工效率，有些加工可以取得较好的加工精度，却难以取得高的加工效率。
精密加工包括微细加工和超微细加工、光整加工等加工技术。
传统的精密加工方法有砂带磨削、精密切削、珩磨、精密研磨与抛光等，具体如下：a.砂带磨削是用粘有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工的范畴，有生产率高、表面质量好、使用范围广等特点。
b.精密切削，也称金刚石刀具切削(SPDT)，用高精密的机床和单晶金刚石刀具进行切削加工，主要用于铜、铝等不宜磨削加工的软金属的精密加工，如计算机用的磁鼓、磁盘及大功率激光用的金属反光镜等，比一般切削加工精度要高1~2个等级。
c. 珩磨,用油石砂条组成的珩磨头，在一定压力下沿工件表面往复运动，加工后的表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm，最好可到Ra0.025μm，主要用来加工铸铁及钢，不宜用来加工硬度小、韧性好的有色金属。
d.精密研磨与抛光是通过介于工件和工具间的磨料及加工液，工件及研具作相互机械摩擦，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法。
精密研磨与抛光对于金属和非金属工件都可以达到其他加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度，被研磨表面的粗糙度Ra≤0.025μm加工变质层很小，表面质量高，精密研磨的设备简单，主要用于平面、圆柱面、齿轮齿面及有密封要求的配偶件的加工，也可用于量规、量块、喷油嘴、阀体与阀芯的光整加工。
e.抛光是利用机械、化学、电化学的方法对工件表面进行的一种微细加工，主要用来降低工件表面粗糙度，常用的方法有手工或机械抛光、超声波抛光、化学抛光、电化学抛光及电化学机械复合加工等。
精密和超精密加工技术
《精密和超精密加工技术》学习总结11机械1班 2011411011070. 引言精密和超精密加工技术不仅直接影响尖端技术和国防工业的发展，还影响着国家的机械制造业的国际竞争力，因此，全球各国对此十分重视！本文就从超精密切削、精密和超精密磨削、精密研磨与抛光、精密加工的机床设备和外部支撑环境、微纳加工技术等相关的超精密加工技术进行研究与总结。
1. 超精密切削超精密切削是国防和尖端技术中的重要部分，受到了各国的重视和发展。
一、超精密切削的切削速度选择超精密切削所使用的刀具是天然单晶金刚石刀具，它是目前自然界硬度最高的物质，具有耐磨性好、热传导系数高和有色金属间摩擦系数小。
因此，在加工有色金属时，切削温度低，刀具寿命很高，亦可使用1000-2000m/min的高速切削。
而这一点（切削速度并不受刀具寿命的制约）是和普通切削规律不同的。
超精密切削的速度选择是根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性所决定的，即选择振动最小的转速。
换而言之，要高效地切削出高质量的加工表面，就应该选择动特性好，振动小条件下最高转速的超精密机床。
例如沈阳第一机厂圣工场的SI-255液体静压主轴的超精密车床在700-800r/min时振动最大，故要避开该转速范围，选择低于或者高于该速度范围进行切削，则可得到较好的加工表面。
二、超精密切削时刀具的磨损和寿命天然单晶金刚石刀具超精密切削应用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料，比如激光反射镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘等。
判断金刚石刀具是否破损或磨损而不能继续使用的标准是根据工件加工的表面粗糙度有无超过规定值。
而金刚石刀具的切削路程的长度则是其寿命长短的标志。
倘若切削条件正常，刀具的耐用度可达数百千米。
但是在实际使用中，金刚石刀具常是达不到这个耐用度，因为加工过程中切削刃会产生微小崩刃而不能继续使用，而这主要是由于切削时的振动或切削刃的碰撞引起的。
因此，金刚石刀具只能使用在机床主轴转动非常平稳的高精度机床上，而刀具的维护对机床的要求亦是如此。