超精密磨削概述

魔神

    

　　超精密磨削是一种亚微米级的加工方法，并正向纳米级发展。它是指加工精度达到或高于0.1μm、表面粗糙度低于Ra0.025μm的砂轮磨削方法，适宜于对钢、铁材料及陶瓷、玻璃等硬脆材料的加工。

　　通常所说的镜面磨削是属于精密磨削和超精密磨削范畴的加工。镜面磨削是指加工表面粗糙度达到Ra0.02~0.01μm、表面光泽如镜的磨削方法，其加工精度的含义并不明确，更强调表面粗糙度的要求。影响超精密磨削的因素有：超精密磨削机理、被加工材料、砂轮及其修整、超精密磨床、工件的定位夹紧、检测及误差补偿、工作环境、操作水平等。超精密磨削需要—个高稳定性的工艺系统，对力、热、振动、材料组织、工作环境的温度和净化等都有稳定性的要求，并有较强的抗击来自系统内外的各种干扰的能力。

　　1.超精密磨削机理

　　超精密磨削机理可以单颗粒的磨削加工过程予以说明。单颗粒磨削的切入模型如图3-5所示，设磨粒以切速v、切入角α切入平面状工件。理想磨削轨迹是从接触始点开始至接触终点结束。但由于磨削系统存在一定的弹性，实际磨削轨迹与理想磨削轨迹发生偏离。该模型说明：

　　①磨粒可以看做一具有弹性支承的和大负前角切削刃的弹性体，弹性支承为结合剂，如图3-6所示。

　　②磨粒切削刃的切入深度由零开始逐渐增加，到达最大值后又逐渐减小，直至为零。平面磨削情况下切屑形状如图3-7所示。

　　③整个磨粒与工件的接触过程依次为弹性区、塑性区、切削区、塑性区，最后为弹性区，与切屑形状的形成—致。

　　④在超精密磨精密削中，微切削作用、塑性流动、弹性破坏作用和滑擦作用依切削条件的变化而顺序出现。当刀刃锋利，在一定磨削深度时，微切削作用较强；如果刀刃不够锋利，或磨削深度太浅，磨粒切削刃不能切入工件，则产生塑性流动、弹性破坏和滑擦。

　　磨削状态与磨削系统的刚度密切相关。工件作连续转动，砂轮作持续切入过程中，首先是磨削系统整个部分都产生弹性变形，磨削切入量(磨削深度)与理论磨削量之间产生误差，该误差即为弹性让刀量；之后磨削切入量逐渐变得与理论磨削量相等，磨削系统处于稳定状态，即磨削切入量到达给定值；最后磨削系统弹性变形逐渐恢复，处于无切深磨削状态(无火花磨削状态)。

　　2.超精密磨削工艺

　　超精密磨削的砂轮选择、砂轮修整、磨削液选择等问题与精密磨削和超硬磨料砂轮磨削有关问题类同。超精密磨削的磨削用量如表3-3所示。

　　超精密磨削用量不仅与所用机床，被加工材料，砂轮的磨粒和结合剂材料、结构、修整、平衡，工件欲达精度和表面粗糙度等有关，而且与操作工人的技术水平有关。 【MechNet】