精密加工和超精密加工课件

现代制造技术现代制造技术先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式 精密加工和超精密加工ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式一、概念一、概念 精密加工：在一定的发展时期，加工精度和表面精密加工：在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到很高程度的加工工艺。质量达到很高程度的加工工艺。超精密加工：加工精度和表面质量达到极高程超精密加工：加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。度的精密加工工艺。2.1 概述概述ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式加工精度在加工精度在10左右左右,IT7IT5,表面粗超度表面粗超度Ra0.8 0.2m;用于汽车、拖拉机制造等工业，用于汽车、拖拉机制造等工业，车铣磨刨绞等。车铣磨刨绞等。一般加工一般加工精密加工精密加工加工精度在加工精度在10 0.1之间之间,IT5以上以上,表面粗超度表面粗超度Ra0.3 0.03m;用于精密机床、精密测量仪器等中的关键零件加工；用于精密机床、精密测量仪器等中的关键零件加工；金刚车、镗，研磨，珩磨，超精研，砂带磨，镜面磨削，冷压加工等。金刚车、镗，研磨，珩磨，超精研，砂带磨，镜面磨削，冷压加工等。超精加工超精加工加工精度在加工精度在0.1 0.01之间之间,IT5以上以上,表面粗超度表面粗超度Ra0.03 0.005m;用于镜面加工，大规模集成电路基片及上面图形加工，用于镜面加工，大规模集成电路基片及上面图形加工，金刚石刀具超精密切削、超精密磨削和研磨、超精密特种加工金刚石刀具超精密切削、超精密磨削和研磨、超精密特种加工二、分类二、分类ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式三、工艺特点三、工艺特点要有相应的精密测量手段要有相应的精密测量手段3加工不受外界条件变化的干扰加工不受外界条件变化的干扰21以精密元件为加工对象以精密元件为加工对象4常常与微细加工结合在一起常常与微细加工结合在一起5常常和自动控制联系在一起常常和自动控制联系在一起6常常采用复合加工技术常常采用复合加工技术ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式 2.2 精密、超精密切削加工精密、超精密切削加工一、起源一、起源 6060年代初，由于宇航用的陀螺，计算机用的磁鼓、磁年代初，由于宇航用的陀螺，计算机用的磁鼓、磁盘，光学扫描用的多面棱镜，大功率激光核聚变装置用的盘，光学扫描用的多面棱镜，大功率激光核聚变装置用的大直径非圆曲面镜，以及各种复杂形状的红外光用的立体大直径非圆曲面镜，以及各种复杂形状的红外光用的立体镜等等，各种反射镜和多面棱镜精度要求极高，使用磨削、镜等等，各种反射镜和多面棱镜精度要求极高，使用磨削、研磨、抛光等方法进行加工，不但加工成本很高，而且很研磨、抛光等方法进行加工，不但加工成本很高，而且很难满足精度和表面粗糙度的要求。为此，研究、开发了使难满足精度和表面粗糙度的要求。为此，研究、开发了使用高精度、高刚度的机床和金刚石刀具进行切削加工的方用高精度、高刚度的机床和金刚石刀具进行切削加工的方法加工。法加工。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式 金刚石刀具拥有很高的高温强度和硬度，而且材质金刚石刀具拥有很高的高温强度和硬度，而且材质细密，经过精细研磨，切削刃可磨得极为锋利，表面粗糙细密，经过精细研磨，切削刃可磨得极为锋利，表面粗糙度值很小，因此可进行镜面切削。金刚石刀具超精密切削度值很小，因此可进行镜面切削。金刚石刀具超精密切削主要用于加工铜、铝等有色金属，如高密度硬磁盘的铝合主要用于加工铜、铝等有色金属，如高密度硬磁盘的铝合金基片、激光器的反射镜、复印机的硒鼓、光学平面镜，金基片、激光器的反射镜、复印机的硒鼓、光学平面镜，凹凸镜、抛物面镜等。凹凸镜、抛物面镜等。二、金刚石刀具的特点二、金刚石刀具的特点ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式三、影响超精密切削的因素三、影响超精密切削的因素主主 轴轴工作环境工作环境工件材质工件材质导导 轨轨液体静压轴承主轴液体静压轴承主轴空气静压轴承主轴空气静压轴承主轴磁悬浮轴承磁悬浮轴承液体静压导轨液体静压导轨空气静压导轨空气静压导轨污染污染振动振动温度温度均匀均匀ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式四、应用四、应用平面镜的切削平面镜的切削多面镜的切削多面镜的切削其它零件的切削其它零件的切削平面度平面度0.06 m，表面粗糙度表面粗糙度Rmax0.02 m。面分度精度面分度精度7.5”，面倾斜精度，面倾斜精度3.6”，平面度，平面度0.07 m，表面粗糙度，表面粗糙度Rmax 0.02m。用于激光印刷。用于激光印刷机、复印机。机、复印机。球面（球轴承）车削，复印机硒球面（球轴承）车削，复印机硒鼓（圆柱面）车削，磁盘基片的鼓（圆柱面）车削，磁盘基片的车削。车削。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式四、发展趋势四、发展趋势工艺整合化工艺整合化智能化智能化在线加工检测一体化在线加工检测一体化高精度、高效率高精度、高效率极端化极端化绿色化绿色化ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式一、概念一、概念 精密砂轮磨削：利用精细修正的粒度为精密砂轮磨削：利用精细修正的粒度为60#60#80#80#的普的普通砂轮进行磨削，其加工精度可达通砂轮进行磨削，其加工精度可达1 1m，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra0.025Ra0.025m。超精密砂轮磨削：利用经过仔细修正的粒度为超精密砂轮磨削：利用经过仔细修正的粒度为W40W40 W5W5的砂轮进行磨削，可以获得加工精度为的砂轮进行磨削，可以获得加工精度为0.10.1m，表面粗，表面粗糙度为糙度为Ra0.025Ra0.025Ra0.008Ra0.008m的加工表面。的加工表面。特点：表面变质层和残余应力较小，加工效率比切削加工高。特点：表面变质层和残余应力较小，加工效率比切削加工高。2.3 精密、超精密磨削加工精密、超精密磨削加工ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式普通刚玉、碳化硅普通刚玉、碳化硅磨料、粘合剂、气孔磨料、粘合剂、气孔ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式工作层、基体、过渡层工作层、基体、过渡层工作层（金刚石层）：磨料、结合剂、气孔工作层（金刚石层）：磨料、结合剂、气孔过渡层（非金刚石层）：结合剂、金属粉、气孔过渡层（非金刚石层）：结合剂、金属粉、气孔 是砂轮的工作部分是砂轮的工作部分 将金刚石层牢固地连接在基体上将金刚石层牢固地连接在基体上 承接磨料层，并在使用时用法兰盘牢固地夹持在磨承接磨料层，并在使用时用法兰盘牢固地夹持在磨床主轴上床主轴上 基体基体ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式二、磨料二、磨料金刚石金刚石 立方氮化硼立方氮化硼（CBN）自然界人类认识的最坚硬的物自然界人类认识的最坚硬的物质，莫氏硬度质，莫氏硬度1010；硬度莫氏硬度硬度莫氏硬度9.8-10 9.8-10 导热系数、热膨胀系数和研磨导热系数、热膨胀系数和研磨能力都很突出；能力都很突出；导热系数、热膨胀系数和研磨导热系数、热膨胀系数和研磨能力也很突出；能力也很突出；加工很多硬而脆的材料如硬加工很多硬而脆的材料如硬质合金、陶瓷、宝石玛瑙、质合金、陶瓷、宝石玛瑙、玻璃、石材、建材、混凝土玻璃、石材、建材、混凝土和半导体材料等及砂轮的修和半导体材料等及砂轮的修整；整；稳定性和化学惰性大大优于金稳定性和化学惰性大大优于金刚石刚石 不适宜加工铁族金属材料。不适宜加工铁族金属材料。适合加工普通磨料难以加工且适合加工普通磨料难以加工且金刚石又不宜加工的硬而韧的金刚石又不宜加工的硬而韧的金属材料如工具钢、模具钢、金属材料如工具钢、模具钢、不锈钢、耐热合金等特别是高不锈钢、耐热合金等特别是高钒高速钢、铝高速钢等对磨削钒高速钢、铝高速钢等对磨削温度较为敏感的金属材料。温度较为敏感的金属材料。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式三、加工原理三、加工原理精密磨削机理：精密磨削机理：精密磨削主要是靠砂轮的精细修整，使磨粒具有精密磨削主要是靠砂轮的精细修整，使磨粒具有微刃性和等高性，磨削后，被加工表面留下大量极细微刃性和等高性，磨削后，被加工表面留下大量极细微的磨削痕迹，残留高度极小，加上无火花磨削阶段微的磨削痕迹，残留高度极小，加上无火花磨削阶段的作用，获得高精度和低表面粗糙度表面。的作用，获得高精度和低表面粗糙度表面。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式 微刃的微切削作用微刃的微切削作用 微刃的等高切削作用微刃的等高切削作用 微刃的滑挤、摩擦、抛光作用微刃的滑挤、摩擦、抛光作用ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式 1、超精磨削是一种极薄切削，切屑厚度极小，磨削、超精磨削是一种极薄切削，切屑厚度极小，磨削深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行，因此深度可能小于晶粒的大小，磨削就在晶粒内进行，因此磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力，磨削力一定要超过晶体内部非常大的原子、分子结合力，从而磨粒上所承受的切应力就极速地增大，可能接近被从而磨粒上所承受的切应力就极速地增大，可能接近被磨削材料的剪切强度极限。同时，磨粒切削刃处收到高磨削材料的剪切强度极限。同时，磨粒切削刃处收到高温和高压的作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高温和高压的作用，要求磨粒材料有很高的高温强度和高温硬度。温硬度。超精精磨削机理：超精精磨削机理：ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式 2、磨削运动、磨削运动 由于弹性弹性让刀量的存在，磨削系统要求高刚度，由于弹性弹性让刀量的存在，磨削系统要求高刚度，砂轮修锐质量好，形成切屑的磨削深度小。利用无火花磨砂轮修锐质量好，形成切屑的磨削深度小。利用无火花磨削状态，可以降低表面粗超度。削状态，可以降低表面粗超度。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式四、超精密磨床的特点：四、超精密磨床的特点：Text in here微进给装置微进给装置 计算机数控计算机数控高精度高精度 高稳定性高稳定性高刚度高刚度ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式 砂带磨削砂带磨削 珩珩 磨磨 超精研超精研 研研 磨磨ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式五、砂带磨削：五、砂带磨削：根据工件的形状，用与之相应的接触方式，借助根据工件的形状，用与之相应的接触方式，借助于张紧机构使之张紧，和驱动轮使之高速运动，并利于张紧机构使之张紧，和驱动轮使之高速运动，并利用砂带上的磨粒对工件加工表面进行高效磨削的一种用砂带上的磨粒对工件加工表面进行高效磨削的一种新工艺。新工艺。利用粒度为利用粒度为W63W63W28W28的砂带可进行精密磨削，其的砂带可进行精密磨削，其加工精度可达加工精度可达1 1 m m，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra0.025Ra0.025 m m。利用。利用粒度为粒度为W28W28W3W3的砂带可进行超精密砂带磨削，其加工的砂带可进行超精密砂带磨削，其加工精度可达精度可达0.10.1 m m，表面粗超度可达，表面粗超度可达Ra0.025Ra0.0250.0080.008 m m。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式六、砂带磨削特点：六、砂带磨削特点：冷冷态态磨磨削削 弹弹性性磨磨削削 高高效效磨磨削削 制制作作简简单单、价价格格便便宜宜 工工艺艺性性和和应应用用范范围围广广 砂砂带带结结构构ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式2.4 珩磨珩磨 超精研超精研 研磨和超精密磨料加工研磨和超精密磨料加工一、绗磨一、绗磨 珩磨珩磨 珩磨是利用安装在珩磨头圆周上的若干条细粒度珩磨是利用安装在珩磨头圆周上的若干条细粒度油石，由张开机构将油石沿径向张开，使其压向工件油石，由张开机构将油石沿径向张开，使其压向工件孔壁，以便产生一定的面接触，同时珩磨头做回转和孔壁，以便产生一定的面接触，同时珩磨头做回转和轴向往复运动，由此实现对孔的低速磨削。轴向往复运动，由此实现对孔的低速磨削。1 1、概念、概念ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式一、绗磨一、绗磨 珩磨珩磨1 1、加工机理、加工机理ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式珩磨后孔壁的展开图一、绗磨一、绗磨 珩磨珩磨ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式一、绗磨一、绗磨 珩磨珩磨3 3、工艺特点、工艺特点切削余量小切削余量小4表面质量好表面质量好2加工精度高加工精度高1纠孔能力强纠孔能力强53 加工范围广加工范围广ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式4 4、应用、应用 广泛应用与汽车、拖拉机、矿山机械、机床等零部广泛应用与汽车、拖拉机、矿山机械、机床等零部件孔的光整加工中。件孔的光整加工中。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式二、超精研二、超精研1 1、概念、概念 超精研是一种降低零件表面粗糙度、延长零件使用超精研是一种降低零件表面粗糙度、延长零件使用寿命的高生产率光整加工方法。寿命的高生产率光整加工方法。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式二、超精研二、超精研2 2、加工机理、加工机理超精研后的工件表超精研后的工件表面为正弦曲线交叉面为正弦曲线交叉而成的网状痕迹。而成的网状痕迹。ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式3 3、加工过程、加工过程强烈切削阶段强烈切削阶段 自动停止切削阶段自动停止切削阶段 微弱切削阶段微弱切削阶段 正常切削阶段正常切削阶段 30S二、超精研二、超精研ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式4 4、应用、应用 不仅能用于轴类零件的加工，还能加工平面、锥面、不仅能用于轴类零件的加工，还能加工平面、锥面、孔和球面。孔和球面。二、超精研二、超精研ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式 研磨利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具研磨利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的光整加与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的光整加工和精密加工方法。工和精密加工方法。三、研磨三、研磨1 1、概念、概念ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式2 2、加工机理、加工机理研磨加工原理示意图 研磨时，研具在一定的压力下研磨时，研具在一定的压力下与加工面做复杂的相对运动。研具与加工面做复杂的相对运动。研具和工件之间的磨粒和研磨剂在相对和工件之间的磨粒和研磨剂在相对运动中，分别起机械切削作用和物运动中，分别起机械切削作用和物理、化学作用，使磨粒能从工件表理、化学作用，使磨粒能从工件表面上切去微薄的一层材料，从而得面上切去微薄的一层材料，从而得到尺寸精度和表面质量极高的表面。到尺寸精度和表面质量极高的表面。三、研磨三、研磨ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式3 3、研磨特点、研磨特点u 所有研具均采用比工件软的材料制成，通常为铸铁、所有研具均采用比工件软的材料制成，通常为铸铁、铜、巴氏合金、塑料及硬木等，有时也采用钢做研具。铜、巴氏合金、塑料及硬木等，有时也采用钢做研具。u 研磨加工不仅具有磨粒切削金属的机械加工作用，同研磨加工不仅具有磨粒切削金属的机械加工作用，同时还有化学作用。磨料混合液或研磨膏使工件表面形时还有化学作用。磨料混合液或研磨膏使工件表面形成氧化层，使之易于被磨料切除，因而大大加速了研成氧化层，使之易于被磨料切除，因而大大加速了研磨过程的运行。磨过程的运行。三、研磨三、研磨ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式u 研磨时研具和工件的相对运动是较复杂的，因此每一研磨时研具和工件的相对运动是较复杂的，因此每一磨粒不会在工件表面上重复自己的运动轨迹，这样就有磨粒不会在工件表面上重复自己的运动轨迹，这样就有可能均匀地切除工件表面的凸峰。可能均匀地切除工件表面的凸峰。u 研磨可以获得很高的尺寸精度和低的表面粗糙度，也研磨可以获得很高的尺寸精度和低的表面粗糙度，也可以提高工件表面的宏观形状精度，但不能提高工件表可以提高工件表面的宏观形状精度，但不能提高工件表面的位置精度。面的位置精度。三、研磨三、研磨ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式3 3、研磨方法分类、研磨方法分类湿研湿研干研干研半干研半干研三、研磨三、研磨ppt课件课件先进制造技术单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版标题样式5 5、应用、应用三、研磨三、研磨精密零件精密零件电子元件电子元件光学仪器光学仪器精密块规精密块规精密量规精密量规钢球钢球压辊压辊喷油嘴喷油嘴滑阀滑阀柱塞油泵柱塞油泵精密齿轮精密齿轮透镜镜头透镜镜头棱镜棱镜光学平镜光学平镜石英晶体石英晶体半导体晶体半导体晶体陶瓷元件陶瓷元件ppt课件课件