第章透镜的精磨PPT课件

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1、第九章第九章 透镜的精磨透镜的精磨西安工业大学西安工业大学徐均琪徐均琪概述概述n精磨的目的：精磨的目的：n使零件表面的使零件表面的破坏层破坏层深度进一步减小；深度进一步减小；n获得所需的尺寸精度。获得所需的尺寸精度。n精磨的机理精磨的机理n精磨的分类精磨的分类n散粒磨料散粒磨料n固着磨料固着磨料n常用术语常用术语n镜盘：粘结模与零件所组成的整体。镜盘：粘结模与零件所组成的整体。n粘结模：零件加工过程中，用来粘贴粘结模：零件加工过程中，用来粘贴零件的模具。零件的模具。n贴置模：制作镜盘时，用来临时放置贴置模：制作镜盘时，用来临时放置零件的模具。零件的模具。n精磨模：精磨玻璃所用的模具。精磨模：精

2、磨玻璃所用的模具。高速精磨的主要方式及特点高速精磨的主要方式及特点n古典法古典法n准球心法准球心法n范成法范成法n古典法（平摆式）：古典法（平摆式）：磨盘轴做主动回转运动，镜盘磨盘轴做主动回转运动，镜盘摆动的同时做随动运动。压力方向始终竖直向下，摆动的同时做随动运动。压力方向始终竖直向下，工件表面的压力为变化值。工件表面的压力为变化值。n准球心法：准球心法：是用成型的磨具加工，零件的表面形状是用成型的磨具加工，零件的表面形状和精度依靠磨具的形状和精度来保证。准球心高速和精度依靠磨具的形状和精度来保证。准球心高速精磨的原理是摆动轴线通过对应镜盘或磨具的曲率精磨的原理是摆动轴线通过对应镜盘或磨具的

3、曲率半径中心，压力的方向始终指向曲率中心，且在加半径中心，压力的方向始终指向曲率中心，且在加工中为恒定值。工中为恒定值。n范成法：范成法：同球面铣磨原理相同，是磨具和零件各自同球面铣磨原理相同，是磨具和零件各自做回转运动，其磨具刃口轨迹的包络面形成零件的做回转运动，其磨具刃口轨迹的包络面形成零件的表面形状。表面形状。第一节第一节 球面零件的上盘球面零件的上盘n1.1.弹性上盘弹性上盘制作火漆团加热工件放火漆团放工件于贴置模放粘结模冷却n特点：特点：n以被加工面为基准以被加工面为基准，粘结模简单，通用性大，粘结模简单，通用性大，缺点是不能承受高速高压工艺条件，工房间温缺点是不能承受高速高压工艺条

4、件，工房间温度梯度不能太大。度梯度不能太大。n注意事项：粘结模温度不宜过高；粘结模要放正；注意事项：粘结模温度不宜过高；粘结模要放正；可用专用装置的粘结模以确保精度。可用专用装置的粘结模以确保精度。2.刚性上盘刚性上盘加热粘结模贴粘结纸粘贴工件冷却n特点：过程简单、粗磨可以成盘加工，特点：过程简单、粗磨可以成盘加工，能承受较高速度和压力；以能承受较高速度和压力；以粘结面为粘结面为基准面基准面。粘结模专用性强，加工模具。粘结模专用性强，加工模具成本高。成本高。n注意事项：工件在承座上要放正；工注意事项：工件在承座上要放正；工件间胶层厚度要均匀一致。件间胶层厚度要均匀一致。3 3、弹性上盘镜盘设计

5、、弹性上盘镜盘设计主要设计粘结模上零件可以放多少圈？每圈可以放多少个？主要设计粘结模上零件可以放多少圈？每圈可以放多少个？镜盘的半张角，口径及矢高？镜盘的半张角，口径及矢高？第二节球面金刚石精磨模第二节球面金刚石精磨模n1、金刚石精磨片、金刚石精磨片n（1）形状及尺寸）形状及尺寸名称名称金金刚石石粒度粒度浓度度结合合剂精磨片精磨片金金刚石石(JR)W40,W2810050Q粗精磨用粗精磨用W20,W147550W14,W105035细精磨用精磨用超精磨片超精磨片W10,W7,W55025S超精磨用超精磨用精磨模曲率精磨模曲率/mm10202030305050150150精磨模面精磨模面积/cm

6、262525505015015013501350精磨片尺寸精磨片尺寸/mm(46)3(68)3.5(810)4(1012)4.5(1518)5精磨片参数精磨片参数 精磨片尺寸精磨片尺寸 n（2）粒度：）粒度：W28（W20）；）；W7（W5）n（3）精磨片浓度：）精磨片浓度：30-50%，以，以45%最佳最佳n（4 4）结合剂：）结合剂：n硬青铜结合剂（用于高精度零件，寿命长）硬青铜结合剂（用于高精度零件，寿命长）；软青铜结合剂（用于加工大而薄零件）；软青铜结合剂（用于加工大而薄零件）；钢结合剂（耐磨，质量稳定）；树脂结合钢结合剂（耐磨，质量稳定）；树脂结合剂。剂。n硬度要与金刚石磨钝速度与玻

7、璃的抗磨硬硬度要与金刚石磨钝速度与玻璃的抗磨硬度相匹配。度相匹配。2、球面金刚石精磨模的结构形式、球面金刚石精磨模的结构形式 n球面金刚石磨具结构球面金刚石磨具结构n球面金刚石精磨模的曲率半径球面金刚石精磨模的曲率半径n一般原则：第一道精磨后光圈比一般原则：第一道精磨后光圈比抛光后低抛光后低3-4道；第二道精磨后道；第二道精磨后光圈比抛光后低光圈比抛光后低1-2道。道。n精磨模与镜盘的相对位置与尺寸精磨模与镜盘的相对位置与尺寸jm=Kj K精磨模口径与镜盘的口径之比精磨模口径与镜盘的口径之比3 3、精磨片在夹具上的分布、精磨片在夹具上的分布Z Z精磨片的总数目精磨片的总数目A AP P精磨片的

8、表面积精磨片的表面积H Hjmjm精磨模的矢高精磨模的矢高h hjmjm精磨片的矢高精磨片的矢高精磨片的覆盖比精磨片的覆盖比磨具半径磨具半径/mm120精磨覆盖比精磨覆盖比/%1005560404535402025超精磨覆盖比超精磨覆盖比/%1006065455040452530余弦磨损余弦磨损 球面精磨模在使用过程中其加工面的曲率半径球面精磨模在使用过程中其加工面的曲率半径始终不变，才能保证被加工面的光圈稳定，这就要始终不变，才能保证被加工面的光圈稳定，这就要求精磨模具的球面在不同位置的磨损量不同，而是求精磨模具的球面在不同位置的磨损量不同，而是服从余弦规律，即所谓的余弦磨损。服从余弦规律，

9、即所谓的余弦磨损。精磨片在夹具上的分布精磨片在夹具上的分布n球面磨具上球面磨具上n排列原则：排列原则：精磨片在球面夹具上的分布精磨片在球面夹具上的分布必须使得精磨模在使用过程中的磨损规必须使得精磨模在使用过程中的磨损规律符合律符合“余弦磨损余弦磨损”。n排列方式：中间疏，边缘密。排列方式：中间疏，边缘密。(同心圆、同心圆、螺旋线螺旋线)n平面磨具上平面磨具上n排列原则：排列原则：均匀磨损均匀磨损n排列方式：中间密，边缘疏。排列方式：中间密，边缘疏。4、精磨片的粘结、精磨片的粘结 成分及比例成分及比例固化条件固化条件特性特性温度温度时间时间502胶胶室温室温几秒几秒钟钟固化固化12h24h后后强

10、强度最高度最高固化快，使用方便，但不固化快，使用方便，但不耐冲耐冲击击。HY-914粘粘结剂结剂室温室温1h变变硬，硬，3h完全固化完全固化使用方便，粘使用方便，粘结结强强度高。度高。环环氧氧树树脂脂E-44，10g650聚聚酰酰胺胺5g8g室温室温120024h3h粘粘结结强强度高，但脱模度高，但脱模较难较难。环环氧氧树树脂脂E-44 100%邻邻苯二甲酸二丁苯二甲酸二丁酯酯48%乙二胺乙二胺7%15%室温室温10003天天3h粘粘结结强强度高，但脱模度高，但脱模较难较难粘结剂与固化时间粘结剂与固化时间 注意事项注意事项n1）粘结面一定要用乙醇或丙酮等有机溶剂很）粘结面一定要用乙醇或丙酮等有

11、机溶剂很好地脱脂清洗；好地脱脂清洗；n2）粘结面不宜太光滑，粘结剂不宜用量太多；）粘结面不宜太光滑，粘结剂不宜用量太多；n3）粘结精密片时需要施加一定的压力，一般）粘结精密片时需要施加一定的压力，一般用标准曲率半径的模具压模控制面型；用标准曲率半径的模具压模控制面型；n4）粘接剂固化后，可在精磨片之间涂一层石）粘接剂固化后，可在精磨片之间涂一层石蜡或其它保护漆，以防水或冷却液侵蚀粘结剂蜡或其它保护漆，以防水或冷却液侵蚀粘结剂使精磨片脱胶。使精磨片脱胶。5、金刚石精磨模的修整、金刚石精磨模的修整 n修改球模时：凹凸模对磨，凹模在修改球模时：凹凸模对磨，凹模在上，曲率半径变小；凸模在上，曲上，曲率

12、半径变小；凸模在上，曲率半径变大。率半径变大。n修改平模时：两模误差同号时，顶修改平模时：两模误差同号时，顶针放正、振幅中等；两模误差异号针放正、振幅中等；两模误差异号时，中心凸起在上，凹下在下，顶时，中心凸起在上，凹下在下，顶针偏离大。针偏离大。二、表面粗糙度及加工余量二、表面粗糙度及加工余量初始表面初始表面粗糙度粗糙度分类分类粗精磨粗精磨(m)精精磨精精磨(m)超精磨超精磨(m)好好表面粗糙度表面粗糙度加工余量加工余量1.6-0.40.04-0.060.4-0.10.01-0.020.05-0.0250.005-0.01差差表面粗糙度表面粗糙度加工余量加工余量3.2-0.80.06-0.0

13、80.8-0.20.015-0.030.1-0.0250.01-0.02三、常见疵病及产生原因三、常见疵病及产生原因名称名称产生原因产生原因划痕划痕1.磨片中混有大颗粒金刚石；磨片中混有大颗粒金刚石；2.磨片结合剂与被加工的磨片结合剂与被加工的玻璃不适应；玻璃不适应；3.冷却不充分或冷却液有杂质；冷却不充分或冷却液有杂质；4、磨片、磨片钝化。钝化。麻点麻点1.加工余量不够，或初始表面粗糙度匹配不好；加工余量不够，或初始表面粗糙度匹配不好；2.光圈光圈匹配不当，局部磨削量不够。匹配不当，局部磨削量不够。光圈稳定性差光圈稳定性差1.磨片耐磨性差；磨片耐磨性差；2.磨片排列不合理；磨片排列不合理；3

14、.磨盘与镜盘口磨盘与镜盘口径匹配不当。径匹配不当。光圈不规则光圈不规则磨盘不规则或基体刚性差磨盘不规则或基体刚性差表面粗糙度差表面粗糙度差1.磨片粒度太粗；磨片粒度太粗；2.冷却液的化学自锐性差冷却液的化学自锐性差工件破边或脱落工件破边或脱落1.上道工序光圈太低；上道工序光圈太低；2.主轴的径向跳动太大；主轴的径向跳动太大；3.粘结粘结不牢。不牢。第三节第三节 工艺参数对球面高速精磨的影响工艺参数对球面高速精磨的影响 n一、机床的影响一、机床的影响 曲率半径曲率半径/mm120精磨最大精磨最大线线速度速度/(m/s)超精磨最大超精磨最大线线速度速度/(m/s)14133827510485156

15、12曲率半径与最大线速度的关系曲率半径与最大线速度的关系 曲率半径曲率半径/mm120精磨精磨压压强强/104Pa超精磨超精磨压压强强/104Pa1015255151.5531014270.73曲率半径与压强的关系曲率半径与压强的关系 n二、精磨模的影响二、精磨模的影响 n三、冷却液的影响三、冷却液的影响n四、初始表面的参数对精磨的影响四、初始表面的参数对精磨的影响 玻璃的可玻璃的可磨性磨性分分类类工序工序粗精磨粗精磨精精磨精精磨超精磨超精磨差差表面粗糙度（表面粗糙度（Ra）/um加工余量加工余量/mm1.60.40.040.060.40.10.010.020.050.0250.0050.01

16、好好表面粗糙度（表面粗糙度（Ra）/um加工余量加工余量/mm3.20.80.060.080.80.20.0150.030.10.0250.010.02n五、加工时间的影响五、加工时间的影响 曲率半径曲率半径/mm120精磨精磨时间时间/min超精磨超精磨时间时间/min0.510.30.70.250.70.71.50.5112131.53第四节第四节 古典法精磨工艺古典法精磨工艺n一、磨料一、磨料n金刚砂（玻璃及软质晶体）金刚砂（玻璃及软质晶体）n人造碳化硼（硬质晶体）人造碳化硼（硬质晶体）n精磨最粗粒度精磨最粗粒度302，最后一道为，最后一道为W14（玻璃）；（玻璃）；W10或更细（晶体）

17、或更细（晶体）。二、精磨模材料二、精磨模材料n铸铁铸铁HT20-40；n黄铜黄铜H62；（较细，但易磨损）；（较细，但易磨损）n硅黄铜硅黄铜HSi:80-3n硬质玻璃常用硬质玻璃常用45#钢，软质晶体用钢，软质晶体用玻璃板做模具；玻璃板做模具；n大平板可铣出沟槽。大平板可铣出沟槽。三、每道磨料的加工余量三、每道磨料的加工余量 能迅速除去上一道磨料的粗糙表面，从能迅速除去上一道磨料的粗糙表面，从而得到均匀的精磨表面。而得到均匀的精磨表面。Mn：第：第N号磨料磨削后的破坏层深度号磨料磨削后的破坏层深度Mn-1：比：比N号更细一号磨料磨削后的破坏层深度号更细一号磨料磨削后的破坏层深度四、影响精磨模表面曲率半径精度的工艺因素四、影响精磨模表面曲率半径精度的工艺因素n精磨模与镜盘的相对尺寸精磨模与镜盘的相对尺寸n上模小于下模上模小于下模n摆幅的大小摆幅的大小n平模：上模摆动距离为下模平模：上模摆动距离为下模直径的直径的0.450.65；n球模：上模摆动角度为下模球模：上模摆动角度为下模张角的张角的0.40.55。n顶针前后伸缩顶针前后伸缩n平面：偏离量为振幅大小的平面：偏离量为振幅大小的00.1；n球面：球面：00.4。n主轴转速与上模摆速比主轴转速与上模摆速比n平面：主轴转速为摆幅的平面：主轴转速为摆幅的0.40.8；n球面：球面：11.25。