精密与超精密加工5.ppt
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1、超精密加工技术超精密加工技术是指:超精密加工技术是指:被加工零件的尺寸精度高于被加工零件的尺寸精度高于0.1m,表面粗糙度,表面粗糙度Ra小于小于0.025m,以及所用机床定位精度的分,以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于辨率和重复性高于0.01m的加工技术,亦称之为亚微米级的加工技术,亦称之为亚微米级加工技术,且正在向纳米级加工技术发展。加工技术,且正在向纳米级加工技术发展。超精密加工技术主要包括:超精密加工技术主要包括:超精密加工的机理,超精密超精密加工的机理,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密加工的设备制造技术,超精密加工工具及刃磨技术,超精密测量技术和误差补
2、偿技术,超精密加工工作环境条件等。测量技术和误差补偿技术,超精密加工工作环境条件等。精密加工精密加工磨料精密加工磨料精密加工一、研磨一、研磨IT5IT3,Ra值值0.10.008 m磨料精密加工磨料精密加工研磨剂:研磨剂:1.磨料:机械切削作用(氧化铝、碳化硅、金刚石磨料:机械切削作用(氧化铝、碳化硅、金刚石 W14W5)2.研磨液:冷却、润滑作用(煤油、汽油、机油)研磨液:冷却、润滑作用(煤油、汽油、机油)3.辅助填料:使金属表面产生极薄、较软的化合物薄膜(硬脂酸、油酸)辅助填料:使金属表面产生极薄、较软的化合物薄膜(硬脂酸、油酸)研具:研具:1.比工件材料软比工件材料软2.涂敷、镶嵌磨料涂
3、敷、镶嵌磨料3.用铸铁、软钢、紫铜、塑料或硬木制造(铸铁常用)用铸铁、软钢、紫铜、塑料或硬木制造(铸铁常用)精密加工精密加工磨料精密加工磨料精密加工研磨的特点及应用研磨的特点及应用1.可提高尺寸精度、形状精度,不能提高位置精度可提高尺寸精度、形状精度,不能提高位置精度2.可提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命可提高零件的耐磨性、抗蚀性、疲劳强度和使用寿命3.研磨所用的设备和研具简单,成本低研磨所用的设备和研具简单,成本低4.研磨生产率低,余量不应超过研磨生产率低,余量不应超过0.010.03mm5.应用范围广(表面、材料)应用范围广(表面、材料)精密加工精密加工磨料精密加工磨料精密加工
4、二、珩磨二、珩磨IT6IT4,Ra值值0.20.025 m精密加工精密加工磨料精密加工磨料精密加工珩磨的特点及应用珩磨的特点及应用1.可提高尺寸精度、形状精度,不能提高位置精度可提高尺寸精度、形状精度,不能提高位置精度2.可提高零件的耐磨性可提高零件的耐磨性3.珩磨效率高珩磨效率高4.不宜加工有色金属不宜加工有色金属精密加工精密加工磨料精密加工磨料精密加工三、挤压珩磨三、挤压珩磨Ra值值0.025 m精密加工精密加工磨料精密加工磨料精密加工挤压珩磨的特点及应用挤压珩磨的特点及应用1.对工件材料适应性广(淬火、不淬火钢,铸铁、有色金属、陶瓷、硬塑料)对工件材料适应性广(淬火、不淬火钢,铸铁、有色
5、金属、陶瓷、硬塑料)2.珩磨各种模腔、异形孔、交叉孔、齿轮齿面、三维叶片珩磨各种模腔、异形孔、交叉孔、齿轮齿面、三维叶片3.易于实现自动化,提高加工效率易于实现自动化,提高加工效率精密加工精密加工复合超精加工复合超精加工Ra值值0.20.012 m精密加工精密加工磨料精密加工磨料精密加工复合超精加工的工艺特点及工艺复合超精加工的工艺特点及工艺1.设备简单,也可用通用机床改装,自动化程度高,操作简便设备简单,也可用通用机床改装,自动化程度高,操作简便2.加工余量极小(加工余量极小(210um)3.加工表面耐磨性好加工表面耐磨性好4.生产率高生产率高精密加工精密加工精密镜面磨削精密镜面磨削l主要靠
6、精密磨床的精度来保证,可以达到亚微米级精度,在某些超精密磨床上可以磨出数十纳米精度的工件.l使用细磨粒可以得到RA=0.10.05微米的磨削表面,最近出现的在线电解修磨砂轮ELID可以得到0.010.002微米的镜面精密研磨和抛光精密研磨和抛光l使用超细粒度的自由磨料,在研具的作用和带动下冲击加工表面,使产生压痕和微裂纹,依次去除表面的微细突出处达到RA=0.010.002的镜面l研磨过程中一般都加入了化学活性剂,实际上是机械和化学的复合作用的加工过程.l在超精密加工中应用广泛,即可以得到很高的表面精度还可以得到很高的平面度.还大量应用于曲面的最终加工.在线电解修整砂轮镜面磨削技术在线电解修整
7、砂轮镜面磨削技术lELID(ElectrolyticIn-ProcessDressing)磨削是在磨削过程中,利用非线性电解修整作用和金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化物绝缘层对电解抑制作用的动态平衡,对砂轮进行连续修锐修整,使砂轮磨粒获得恒定的突出量,从而实现稳定、可控、最佳的磨削过程,它适用于硬脆材料进行超精密镜面磨削。ELID磨削技术以其效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及加工适应性广等特点,在日本已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。在线电解修整砂轮镜面磨削技术在线电解修整砂轮镜面磨削技术lELID磨削原理如图所示。金属结合剂超硬磨料砂轮与电源正极相接做阳极,工具电极做阴极
8、,在砂轮和电极的间隙中通过电解磨削液,利用电解过程中的阳极溶解效应,对砂轮表层的金属基体进行电解去除,从而逐渐露出崭新锋利的磨粒,形成对砂轮的修整作用:同时形成一层钝化膜附着于砂轮表面,抑制砂轮过度电解,从而使砂轮始终以最佳磨削状态连续进行磨削加工。所以该技术将砂轮修整与磨削过程结合在一起,利用金属基砂轮进行磨削加工的同时利用电解方法对砂轮进行修整,从而实现对硬脆材料的连续超精密镜面磨削。ELID磨削技术的工艺特点磨削技术的工艺特点lELID磨削技术是对金属结合剂超硬磨料砂轮在线修整、修锐的复合磨削技术,它有别于电解磨削、电火花磨削,在精密加工领域独树一帜,具有自身的一些显著特点。磨削过程具有
9、良好的稳定性和可控性,易于实现磨削过程的最优化:加工精度高,表面裂纹少,表面质量好:适应性广泛,磨削效率高:装置简单,成本低,推广性强等。刀具精密加工刀具精密加工一、高速精车一、高速精车 适合加工塑性大的有色金属适合加工塑性大的有色金属 金刚石车刀:速度金刚石车刀:速度1500m/min 背吃刀量背吃刀量0.030.05mm 进给量进给量0.020.08mm/r 精度达精度达IT6IT5,Ra值值0.80.1 m 车削条件:精密车床、主轴回转精度高、导轨直线度误差小车削条件:精密车床、主轴回转精度高、导轨直线度误差小 夹具经过动平衡、车刀角度合理,前后刀面研磨夹具经过动平衡、车刀角度合理,前后
10、刀面研磨 精密加工精密加工刀具精密加工刀具精密加工二、高速精镗二、高速精镗 金刚镗床、精度高、主轴圆跳动度误差小、刚性好、工作平稳金刚镗床、精度高、主轴圆跳动度误差小、刚性好、工作平稳 主轴转速达主轴转速达5000r/min 背吃刀量背吃刀量0.050.2mm 进给量进给量0.020.08mm/r 精度达精度达IT6,Ra值值1.60.2 m 大批大量生产中加工汽缸的缸孔、连杆孔、活塞销孔、大批大量生产中加工汽缸的缸孔、连杆孔、活塞销孔、精密箱体支承孔精密箱体支承孔精密加工精密加工l目前大部分微细制造技术所能达到的加工精度还在亚微米至微米范围,相距通常所说的纳米尺度(0.1100nm)还有很大
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