精密、超精密磨料加工中的精密磨削

魔神

    

　　金刚石刀具主要是对铝、铜及其合金等材料进行超精密车削，而对于黑色金属、硬脆材料的精密与超精密加工，则主要是应用精密和超精密磨料加工。所谓精密和超精密磨料加工，就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，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。

　　精密和超精密磨料加工可分为固结磨料(如油石研磨、精密珩磨；砂带磨削等)和游离磨料(如精密研磨、精密抛光)两大类，如图3-1所示。

　　精密磨削是指加工精度为1~0.1μm、表面粗糙度为Ra0.2~0.025μm的磨削方法，一般用于机床主轴、轴承、液压滑阀、滚动导轨、量规等的精密加工。

　　一、精密磨削机理

　　精密磨削主要是靠砂轮具有微刃性和等高性的磨粒实现的。精密磨削机理：

　　⑴微刃的微切削作用：应用较小的进给量对砂轮实施精细修整，从而得到如图3-2所示的微刃，微刃的微切削作用形成了小表面粗糙度值的表面。

　　⑵微刃的等高切削作用：砂轮的精细修整使砂轮表层的同一深度上的微刀数量多、等高性好，从而使加工表面的残留高度极小。

　　⑶微刃的滑挤、摩擦、抛光作用：砂轮微刃随着磨削时间的增加而逐渐钝化，但等高性逐渐得到改善，因而切削作用减弱，滑挤、摩擦、抛光作用加强。同时磨削区的高温使金属软化，钝化微刃的滑擦和挤压将工件表面凸峰辗平，降低了表面粗糙度值。

　　二、磨削用量

　　磨削用量如表3-1所示。

　　三、精密磨削砂轮

　　影响磨削性能的因素主要是砂轮的磨料、砂轮的粒度和砂轮的结合剂。有关砂轮组织的具体情况如表3-2所示。

　　1.砂轮磨料

　　精密磨削时所用砂轮的磨料以易于产生和保持微刃及其等高性为原则。如磨削钢件及铸铁件，以采用刚玉磨料为宜。因为刚玉磨料韧性较高，能保持微刃性和等高性。而碳化硅磨料韧性差，颗粒呈针片状，修整时难以形成等高性好的微刃，磨削时微刃易产生细微碎裂，不易保持微刃性和等高性，主要应用于有色金属加工。

　　2.砂轮粒度

　　粗粒度砂轮经过精细修整形成微刃，以微切削作用为主；细粒度砂轮经过精细修整形成半钝态微刃，与工件表面的摩擦抛光作用比较显著。

　　3.砂轮结合剂

　　粗粒度砂轮可用陶瓷结合剂。金属类、陶瓷类结合剂是目前超精密加工领域中研究的重要方面。

　　四、精密磨削中的砂轮修整

　　砂轮修整是影响精密磨削质量的关键因素之一。修整方法有单粒金刚石修整、金刚石粉末烧结型修整器修整和金刚石超声波修整等，如图3-3所示。金刚石修整时砂轮与修整器的相对位置如图3-4所示。金刚石修整器的位置与砂轮磨削时的工件位置相对应，修整器安装在低于砂轮中心0.5~1.5mm处，并向右上倾斜10˚~15˚，以减小受力。金刚石超声波修整分为点接触法和面接触法。

　　砂轮的修整用量有修整导程、修整深度、修整次数和光修次数。修整导程—般为10~15mm/min；修整深度为2.5μm/单行程；修整时一般分为初修与精修，精修一般为2~3次单行程；光修为无修整深度修整，一般为1次单行程，主要是为了去除砂轮表面个别突出微刃，使砂轮表面更加平整。 【MechNet】