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工程陶瓷材料磨削加工技术研究_邵水军 (1)

工程陶瓷材料磨削加工技术研究_邵水军 (1)
工程陶瓷材料磨削加工技术研究_邵水军 (1)

第33卷 第11期 2011-11(下) 【57】

收稿日期:2011-05-03

基金项目:河南理工大学青年基金(Q2011-29A )

作者简介:邵水军(1979-),男,河南周口人,讲师,主要从事硬脆材料的精密加工技术研究。

0 引言

工程陶瓷具有高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及轻质量、导热性能好等诸多优点,是继金属和塑料之后的“第三代结构材料”,在国防、航空航天、电子、汽车等领域而得到了广泛的应用[1, 2]。但是,工程陶瓷材料也存在着脆性大、均匀性差、韧性和强度不高、可靠性低、可加工性差等一些缺陷。工程陶瓷材料的广泛应用需要高表面完整性和尺寸精度,其加工成本占材料总成本的50%-70%,高加工成本和难以测控的加工表面损伤层,极大地限制了其应用领域的拓展[2, 3]。

1 磨削加工机理

目前,磨削加工技术是陶瓷材料已有加工方法中应用最多的,特别适用于加工平面或柱形工件,所选用的砂轮一般是金刚石砂轮。对于金刚石砂轮磨削工程陶瓷的磨削机理,相继有学者采用瞬间微观变形和破碎累计、压痕断裂力学模型近似、切削模型近似等不同的理论进行解释。

对工程陶瓷材料磨削机理的解释还有很多,这里有一个共同点,就是塑性变形和脆性断裂是形成材料去除的主要原因。随着科学技术的进步,加工机理研究已经深入到微观甚至纳观领域。天津大学林滨[4]以陶瓷材料断裂力学、线性断裂力学及微观断裂物理学为理论基础,采用有限元

分析法,系统分析了磨削加工过程中微裂纹的产生机理及影响因素,建立了裂纹分布模型,确定了材料脆性去除、塑性去除转换的临界条件。借助于SPM 技术,国外学者对超精密加工技术机理进行了研究[5]:美国俄亥俄州立大学的Bharat Bhushan 教授用AFM 对单晶硅在室温下进行微切削实验研究;日本宇都宫大学的Yoshio Ichida 用原子力显微镜和扫描电子显微镜对单点金刚石车削获得的硅表面及切屑进行检测实验研究。

2 磨削加工方式

2.1 高效磨削加工

为了保持陶瓷材料表面完整性和尺寸精度并获得最大的材料磨除率,国内外学者相继提出并研发了高速磨削、恒压力磨削、缓进给磨削、高速深磨加工及高速往复磨削加工等高效磨削加工工艺,基本实现了工程陶瓷材料的高效磨削加工。近年来提出的高速深切磨削加工是磨削加工技术发展的高峰,它复合了高速磨削、缓进给磨削的特点,采用超硬磨料磨粒砂轮以大的磨削用量实现材料的局部微脆性裂纹和塑性断裂的复合方式去除,实现优质高效磨削[2]。2.2 ELID 磨削加工

1990年,日本理化院Hitoshi Ohmori 成功的开发了ELID 工艺,采用微细磨粒铸铁纤维基金刚

工程陶瓷材料磨削加工技术研究

Study of grinding technology for engineering ceramics

邵水军 SHAO Shui-jun

(河南理工大学 机械与动力工程学院,焦作 454000)

摘 要: 工程陶瓷材料具有优良的物理、化学、力学性能,在许多领域得到广泛的应用。磨削加工是工

程陶瓷材料去除加工的基本途径。本文概述了工程陶瓷材料磨削加工机理、加工方式、表面损伤(表面裂纹、残余应力)及测试,提出了其高效高精密加工的研究方向。

关键词: 工程陶瓷;磨削机理;磨削方式;表面损伤

中图分类号:TG580.61 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2011)11(下)-0057-02Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.11(下).16

加工与制造

【58】 第33卷 第11期 2011-11(下)

3 磨削表面损伤及其测试

3.1 磨削裂纹及其测试[8]

通常情况下,工程陶瓷材料由磨削加工所引起的表面微裂纹包括中央或径向裂纹和横向裂纹。这些裂纹是由工程陶瓷材料和磨料磨粒之间相互作用产生的应力所引起的。横向裂纹平行于材料表面,且产生晶粒剥落、材料去除过程;径向裂纹垂直于材料表面和加工方向。

工程陶瓷材料的磨削加工裂纹的测试方法有损伤法和非损伤法等:应用超声波探测氮化硅陶瓷和石灰玻璃压痕试验中亚表面横向裂纹;运用光束反射方法的热波测量技术探测陶瓷磨削中的中位/径向裂纹和横向裂纹;光学显微镜、氩爆光技术、气泡试验、热波映像和X 射线聚焦等方法。3.2 磨削表面残余应力及其测试

工程陶瓷材料磨削加工后,表面层通常会形成一层残余应力,它是裂纹产生和发展的主要影响因素。工程陶瓷材料的断裂强度和韧性对表面应力状态非常敏感,残余压应力能提高其断裂韧性,残余拉应力的作用则刚好相反。

工程陶瓷材料磨削加工表面残余应力的检测方法有机械方法、物理检测法等。机械方法属于间接测量法,是通过测量零件的变形而间接测量残余应力,如挠度法、腐蚀剥层法、裂纹法等。物理检测法,是直接测量法,通过测量表面应力导致的材料物理性能的变化得出材料的残余应力,如X 射线衍射法。

4 结束语

高效高精度是工程陶瓷材料磨削加工追求的目标。当前,工程陶瓷材料高效超精密磨削加工研究应集中在以下几个方向:适合工程陶瓷材料新的磨削加工机理;磨削加工过程的计算机控制和在线检测;新型且更适用的磨料、磨具、磨削液的研制开发;高精度高刚性的自动化磨床及磨削加工中心的研制;非稳态磨削与无损磨削。伴随着理论研究的深入和新加工技术的不断涌现,工程陶瓷材料将在更多领域应用、推广。参考文献:

[1] 李伯民, 赵波. 现代磨削技术[M]. 北京: 机械工业出版

社, 2003.6.

[2] 杜建华, 刘永红, 李小朋, 等. 工程陶瓷材料磨削加工技

石砂轮,选用普通机床在磨削过程中进行砂轮的在线修整,实现了对硅片的镜面磨削加工。后来,Hitoshi Ohmori 又对ELID 进行了改进,用几微米甚至亚微米的金刚石磨粒的铸铁基砂轮对单晶硅、光学玻璃和陶瓷材料进行ELID 磨削,获得了高精度、低表面粗糙度的优质表面,可一定程度的代替研磨和抛光。哈尔滨工业大学[6]采用ELID 磨削技术对硬质合金、陶瓷材料、光学玻璃等脆性材料实现了镜面磨削加工,磨削表面质量大幅度提高,部分工件的表面粗糙度尺值低至纳米级。2.3 塑性域磨削加工

传统的材料去除过程一般有脆性去除和塑性去除两种方式。材料脆性去除是通过裂纹的扩展、交叉来完成的;材料塑性去除则是以剪切加工切屑的形式使材料产生塑性流动。对于工程陶瓷等硬脆材料,传统的加工技术及工艺参数只会导致脆性去除而不会产生显著的塑性流动,将发生脆性断裂,会严重影响被加工表面完整性和加工质量。在加工工程陶瓷材料时,可采用极小的切深来实现材料的塑性去除,即材料可在微小去除条件下从脆性破坏向塑性变形转变。超精加工技术的最新进展己可将加工进给量控制在几个纳米,从而使脆性材料的去除加工由脆性转变为塑性,显著降低加工表面层破坏程度。2.4 超声磨削加工

超声磨削加工,是在磨削加工的同时,对工具或工件施加超声频率振动,充分利用超声波的高频振动和空化作用,使工具和磨粒产生极高的速度、加速度频繁地撞击被加工工件表面,从而达到去除材料的目的。超声磨削加工方式较适用于陶瓷材料的加工,其加工效率随着材料脆性的增大而逐渐提高。赵波教授[7]在工程陶瓷材料普通磨削研究的基础上,研究了超声、普通珩磨工程陶瓷和高强度钢的材料去除机理,证实了在超声加工作用下,不仅超细粒度金刚石珩磨油石可以延性加工工程陶瓷材料,且粗粒度油石在一定条件下也完全可以进行延性域加工。超声磨削加工可以明显提高硬脆材料的临界延性磨削深度,已成为人们普遍关注的一种加工方式。

另外,复合磨削加工、电火花磨削加工、电化学放电磨削加工、电化学在线修整磨削加工,也是当前工程陶瓷材料磨削加工方式发展的重要趋势。

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【140】 第33卷 第11期 2011-11(下)

送线启动、停止指示灯、分拣线速度控制信号1/2、皮带线条码扫描器处阻挡器动作、警灯、分拣线分拣口1//2/3动力滚筒电机控制等16个。2.2 PLC 原理图

PLC 自动分拣系统实现功能有:输送线启动,指示灯亮,从供件系统来物品,通过条码扫描器得到信息,到达分拣光电开关检测,进入分拣口接受信号,分拣阻挡器动作。原理图如图2、图3所示。2.3 系统程序流程图设计

从自动分拣系统的作业流程来看,分拣物需要先通过供件系统的输送和匹配,然后进入到输送系统和分拣系统;在输送系统的输送下,到达对应格口后,由分拣系统将其分拣出来,送入对应分拣格口中,完成分拣作业。流程图如图4所示。

图5 自动分拣系统控制信息流

2.4 系统作业控制信息流

根据现有系统的组成,可建立自动分拣系统的控制信息流图,如图5所示。物品到达自动分拣系统后,商品信息输入信息系统;如需排队等待,控制系统自动等待,否则将物品送入供建系统、分拣系统、目的格口,同时反馈给信息系统。

3 结论

总之,在基于基于PLC 的滑块自动分拣系统中,分析控制系统结构,确定控制系统的硬件选择,定义PLC 的I/O 端子,说明电气原理图,流程图等,经运行使用效果良好,用PLC 控制,具有经济、可靠、方便的优点。参考文献:

[1] 杨海强. 基于PLC 的烟草运输系统的设计与实现[J]. 装

备制造技术

, 2010(8).

[2] 朱建红, 等. 基于S7_300物流控制系统设计[J]. 制造业自

动化, 2009(2).

[3] 成刚等. 基于S7_200PLC 控制的邮件自动分拣系统[J].

机电一体化, 2008(3).

[4] 张鹏等. 基于PLC 控制的卧式卷烟自动分拣机设计[J].

机电一体化, 2009(5).

[5] 毛玉君. PLC 与上位机的通信[D]. 清华大学机械系,

1994(2).

图4 自动分拣系统流程图

【上接第58页】

术[J]. 机械工程材料. 2005, 29(3): 1-4.

[3] 刘伟香, 邓朝晖. 工程陶瓷磨削表面残余应力测试[J]. 现

代制造工程. 2005(5): 99-103.

[4] 林滨. 工程陶瓷超精密磨削技术研究[D]. 天津: 天津大

学, 1998.

[5] 吴雁. 微-纳米复合陶瓷二维超声振动磨削脆-塑转变机

理及其表面微观特性研究[D]. 上海交通大学, 2006.[6] 张飞虎, 袁哲俊, 等. 单晶硅脆性材料塑性域超精密磨削

加工的研究, 航空精密制造技术, 2000 (4): 8-11.

[7] 赵波. 纵向超声振动珩磨系统及硬脆材料延性切削特征

研究[D]. 上海交通大学, 1999.

[8] 邓朝晖, 张璧, 周志雄. 陶瓷磨削的表面/亚表面损伤[J].

湖南大学学报(自然科学版), 2002, 29(5): 61-71.

第一节 磨削的应用及工艺特点

教师姓名 授课形式讲授授课时数1授课日期年月日授课班级 授课项目及任务名称 第九章磨削 第一节磨削的应用及工艺特点 教学目标知识目 标 掌握磨削的应用及其工艺特点等基础知识。 技能目 标 学会应用磨削的基础知识加工工件。 教学重点磨削的工艺特点及应用教学难点磨削的工艺特点 教学方法教学手段 借助于多媒体课件和相关动画及视频,详细教授磨削的工艺特点及应用等基础知识。教师先通过PPT课件进行理论知识讲解,再利用相关动画和视频进行演示,让学生能够将理论知识转化成实践经验。同时学生根据所学内容,完成知识的积累,为以后的实践实训打下基础。 学时安排1.磨削的应用约10分钟; 2.磨削的工艺特点约35分钟; 教学条件多媒体设备、多媒体课件。 课外作业查阅、收集磨削的相关资料。检查方法随堂提问,按效果计平时成绩。 教学后记

授课主要内容 第一节磨削的应用及工艺特点 近年来,磨削正朝着两个方向发展:一是高精度、低粗糙度磨削;另一个是高效磨削。 高精度、低粗糙度磨削包括精密磨削、超精密磨削和镜面磨削,可以代替研麿加工,以便节省工时和减轻劳动强度。 高效磨削包括高速磨削、强力磨削和砂带磨削,主要目标是提高生产效率。 一、磨削的应用 磨削可以加工的零件材料范围很广,既可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料,也能够加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷和玻璃等难切的材料,但是,磨削不宜精加工塑性较大的有色金属零件。 磨削可以加工外圆、内圆、平面、螺纹和齿轮等各种的表面,还常用于各种刀具的刃麿。 二、磨削的工艺特点 磨削是机器零件精密加工的主要方法之一,去除的加工余量很小。磨削的工艺特点有: 1.精度高 比一般切削加工机床精度高,刚度及稳定性较好,并有微量进给机构。 2.表面粗糙度小 一般磨削表面粗糙度值为0.8μm~0.2μm,当采用小粗糙度磨削时,表面粗糙度值可达0.1μm~0.08μm。 3.背向磨削力较大 麿外圆时总麿削力F也可以分解为三个互相垂直的力,其中:FX称为进给磨削力,很小,一般可忽略不计。 F称为背向磨削力,不消耗功率,一般作用在工艺系统刚度较差的方向上,因此容易使工艺系统变形,影响零件加工精度。 F称为磨削力,决定磨削时消耗功率的大小。 .残余应力和表面变形强化严重 与普通刀具切削相比,磨削的残余应力层比表面变形强化层要浅得多,但对零件的加工精度、加工工艺和使用性能均有一定的影响。 5.砂轮有自锐作用 在磨削过程中,砂轮存在着自锐作用,正由于砂轮本身的自锐性,使得磨粒能够以较锋利的刃口对零件进行切削。 6.磨削温度高 磨削时切削速度为一般切削加工的10~20倍,在高的切削速度下,磨削时所消耗的能量绝大部分转化为热量。

新型材料的机械加工

新型材料的机械加工
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1.陶瓷材料的加工原理及方法
l. 陶瓷材料切屑形成机理及表面缺陷的形成 陶瓷材料在刀具或磨粒的切削刃挤压作用下,会在刀刃附近 产生裂纹,它先向下前方扩展,并沿着与最大主应力垂直的方向 的包络线成长,如图 1 中裂纹扩展的路径从Ⅰ经Ⅱ、Ⅲ至Ⅳ,最 终穿过自由表面形成粒状或片状的切屑。由此在切削表面 Ⅱ-Ⅲ-Ⅳ的区内留下凹痕,并在刀刃的后面已加工表面内因位应 力而引起与表面大体垂直的裂纹等缺陷。 如果切削条件合理,裂纹将能被控制不作延伸扩展,而只在 刀刃前方的部分材料中形成破碎的切属, 如图 1 中 A、 所示的破 B 碎状态,它不深入到加工表面上,由此可获得良好质量的加工表 面。 2.陶瓷材料加工的基本方法 陶瓷材料通常需经过坯料切割、磨削、研磨和抛光等工序制成所需的零件。 (l)切割 常用的机械切割方法有以下三类: 1)固定磨料切割。用金刚石锯片或带锯进行切割。 2)游离摩料切割。用盘锯、带锯加金刚石磨料或用高速磨料喷射冲击进行切割。 3)单刃切割。采用单粒金刚石切割。 为了提高切割的效率和质量,尤其对一些形状较复杂的坯件,则宜用水力切割来替代机械切割。 (2)磨削 磨削几乎均应用金刚石砂轮,与磨削金属材料相比,其最大的特征是法向磨削力远大 于切向磨削力,一般要大 5~10 倍,在用砂轮端面磨削时,甚至可大 20~30 倍。因此,磨床要有足够的 刚性,并需保持磨粒的锐利性,同时砂轮与工件之间的压力要超过临界压力值(2~5MPa)才能保证正常 的磨削。 # # ,半精磨 0.125~0.9mm 磨削陶瓷时所用的金刚石磨粉的粒度为:粗磨 0.25~0.125mm(60 ~120 ) # # # 。 (240 ~W40) 通常砂轮速度选用 15~25m/s 。 (金属结合剂) 20~ 或 (120 ~180 ) 精磨 0.075~0.04mm 30m/s( 树脂结合剂) 。工件送给速度 1.15m/min,吃刀量为 1~2μm。磨削时应使用水溶性乳化液或低 粘度的油类切削液,以防止粉状切屑或脱落的磨粒残留在工件表面上而导致表面很伤和加速砂轮磨损。 (3)研磨和抛光 它是陶瓷材料精密和超精密加工的主要方法。通过研具和工件之间的机械摩擦或 机械化学作用去除余量,它使工件表面产生微小龟裂,逐渐扩展并从母体材料上剥除,达到所要求的尺 寸精度和表面粗糙度。当采用细的粒度、软的研具、低的研磨压力和小的相对速度时,可获得高的表面 质量和精度,但将使加工效率降低。 超精密研磨和抛光时,所用的磨粒径一般在数微米以下。为价止波加工件的氧化或因研磨液中的杂 质引起表面划伤,一般要使用蒸馏水或去离子水。研磨盘的主轴应有高的回转精度和刚度,且转速不宜 太高,以免振动对加工表面产生不利的影响。 采用化学机械研磨和抛光由于伴随化学反应和水合反应, 因而比纯机械研磨和抛光有高的加工效率。 2.陶瓷材料高效、高精加工方法 1.ELID 超精磨削 ELID 是电解在线修整磨削法的简称。它应用由金属结合剂和超硬微细金刚石(或 CBN)磨料组成的 砂轮,并在磨削过程中同时用电解法修锐砂轮,使砂轮始终保持锋利,从而保证在高效条件下进行超精

陶瓷研磨

陶瓷研磨 随着陶瓷元件在工程上的广泛应用,如切削工具汽车阀包装(密封)元素轴承活塞转子等,使得先进陶瓷磨削在磨削加工中的作用已经加重。陶瓷组件在相应的金属方面的改进的性能和更好的效率有许多的优势。然而,有利的特性在加工过程中都伴随着困难,与磨削主要相关的原因是这些先进的陶瓷和要求所需的精度和表面质量地面组件有高硬度和刚度。对于脆性材料获得良好的表面光洁度和高尺寸的精度磨削是一种重要的工艺成型。它是一个复杂的过程,包含复杂的之间的交互大量的变量,如机床,砂轮、工件材料和操作对位米。精密陶瓷组件需要严格遵守关闭公差和表面光洁度的性能,在活泼表面抛光研磨过程中这些对组件的可靠性有很大的影响。有各种各样的因素,控制尺寸精度和在磨削表面光洁度,因此,发展分析或经验模型的可靠预测加工性能成为一个关键问题。 一个一致连续的建模必须首先从最基本的物理过程,它给出了个体研磨颗粒与工件相互作用的过程。然后,必须将这一过程扩展到整个砂轮的运动过程中。单一砂砾工件相互作用可以使用未变形的芯片厚度来显示其特性。这个未变形的芯片厚度是一个变量,通常用来形容地面表面的质量以及评估整体磨削系统竞争力。然而,没有一个这样的综合模型可以在大范围的操作条件下预测未变形的芯片测厚范围。原因在于事实上,许多变量的影响这一过程。许多这些变量是非线性的,相互依存的,或者是很难量化的。因此,到目前为止还没有完全可行的和实验调查可以非常详尽但有限的适用性[3]的可用模型。所以,尝试为磨削的碳化硅和金刚石磨料开发一个理论模型来预测未变形的芯片厚度。 尽管不同的研究努力在陶瓷磨削方面超过去年二十年来,更需要建立规范理论模型进行预测未变形的芯片厚度,来提高产品质量,增加减少加工成本创造。因为表面产生的大量的切削刃的表面的砂轮、工件表面上产生凹槽由单个颗粒紧密地反映了几何颗粒的显示。因此,从考虑颗粒提示几何来看它是可能用来评估未变形的芯片厚度。因为这些切削刃的大小在轮子表面随机性质,对未变形的芯片厚度无法预测在一个确定的方式。由于这种不确定性,一个概率方法评价的未变形的芯片厚度是更合适的,因此任何试图估计未变形的芯片厚度应该是自然的概率。 另外,磨削过程的砂轮和工件之间的接触行为的性质是有助于地面工件的质量的主要因素之一。原先的接触变形量在磨削方面的重要性被研究和行业从业者都认识到了。几何上,局部接触的挠度可以影响工件和接地组件的尺寸精度的表面光洁度的[4]。然而,仍有许多行业中使用的“经验法则”或火花精磨技术操作产生良好的表面质量和关闭空间的公差组件。这些操作可以耗费时间和减少设备生产率。.因此,在研磨作业中开发一个新的未变形的芯片厚度模型来可靠预测未变形的芯片厚度影响原先的接触变形量也必须被考虑在内。

磨削加工的发展趋势论文

磨削加工的发展趋势 王哲 (北京石油化工学院机械工程学院,机G111班) 摘要多年以来随着我国制造业技术水平的不断发展进步,机械制造业有了长足的发展,磨削加工作为机械制造业金属切削加工方法中的一种,有着不可替代的位置及十分重要的作用,相对于早期的磨削加工技术,今天的金属磨削加工技术有了很大的变化,无论是从材料性质,刀具材料以及磨削加工技术等都有了很大的发展变化,本文主要就磨床磨削加工及发展趋势做简单的介绍。 关键词超高速磨削相关技术;数控磨床;精密磨削;刀具材料 1引言 对于目前机械加工领域磨削加工技术发生的变化,磨削加工技术的发展变化,本文作了简要的论述,磨削加工技术的主要发展方向是自动化、集成化、高速化、精密化等方向发展,分别对应的数控磨床、超高速磨削技术、精密磨削技术,此外刀具材料也发生了很大的变化,向能够耐高温、可用于高速加工等。本文主要引用近几年发表的文献,对于研究磨削加工技术发展有一定的帮助,本文就几个磨削加工的主要发展方向作简要的论述。 在机械制造中,有许多金属加工方法,例如切削加工、电加工、冷冲压、铸造、锻造、焊接、粉末冶金、化学加工和特种加工等。金属切削加工时利用切削刀具在工件上切除多余的金属层,从而获得具有一定的尺寸、形状、位置和表面质量的机器零件的一种加工方法。他已被广泛应用于生产实践中。金属切削机床是用切削方法将金属毛坯加工成机器零件的机床。在各类机械制造部门所拥有的装备中,机床占百分之五十以上,所负担的工作量占总加工量的一半以上,机床的技术水平高低直接影响机械产品的质量和零件制造的经济性。 我们对于磨削技术发展应该有一个简单的了解,一般来讲,按砂轮线速度的高低将磨削分为普通磨削和高速磨削以及超高速磨削。按磨削精度将磨削分为普通磨削、精密磨削、超精密磨削。按磨削效率将磨削分为普通磨削、高效磨削。高效磨削包括高速磨削、超高速磨削、缓进给磨削、高效深切磨削、砂带磨削、快速短行程磨削、高速重负荷磨削。[2]高速高效磨、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快,如德国的Aachen大学、美国Connecticut大学等,有的在实验室完成了V为250m/s、350m/s、400m/s 的实验。据报道,德国Aachen大学正在进行目标为500m/s的磨削实验研究。在实用磨削方面,日本已有200m/s的磨床在工业中应用。在我国对高速磨削及磨具的研究已有多年的历史,如湖南大学在70年代末期便进行了80m/s、120m/s的磨削工艺实验,前几年某大学也计划开展250m/s的磨削研究。在实际应用中,砂轮线速度,一般还是45m/s-60m/s。[2]对于磨削加工是一种常用的半精加工和精加工方法,砂轮是磨削的切削工具,磨削是由砂轮表面大量随机分布的磨粒在工件表面进行滑擦、刻划和切削三种作用的综合结果。磨削的基本特点如下:

磨工技术等级标准

磨工技术等级标准 一、职业定义: 操作磨床,按技术要求对工件进行磨削加工。 二、适用范围: 各种磨床操作、调整、保养。 三、技术等级线: 初、中、高三级。 初级磨工 一、知识要求: 1.自用设备的名称、型号、规格、性能、结构和传动系统。 2.自用设备的润滑系统、使用规则和维护保养方法。 3.常用工、夹、量具的名称、规格、用途、使用规则和维护保养方法。 4.常用润滑油的种类和用途。 5.常用切削液的种类、用途及其对表面粗糙度的影响。 6.常用刀具的种类、牌号、规格和性能;刀具几何参数对切削性能的影响;合理选择切削用量,提高刀具寿命的方法。 7.常用金属材料的种类、牌号、力学性能、切削性能和切削过程中的热膨胀知识。 8.金属热处理常识。 9.机械识图、公差配合、形位公差和表面粗糙度的基础知识。 10.机械传动基础知识,液压传动一般知识。 11.钳工基本知识。 12.相关工种一般工艺知识。 13.常用数学计算知识。 14.螺纹的种类、用途和加工中测量及计算。 15.内(外)圆柱、内(外)圆锥、平面、端面的磨削方法。 16.磨削简单刀具、样板的基本方法。 17.磨削螺纹的基本方法。 18.分析废品产生的原因和预防措施。 19.自用设备电器的一般常识,安全用电知识。 20.安全技术规程。 二、技术要求: 1.自用设备的操作、保养,并能及时发现一般故障。 2.使用通用夹具和组合夹具。 3.砂轮的合理选择、质量鉴定、平衡及修整。 4.修整简单的成形砂轮。

5.金刚石笔的使用和质量鉴定。 6.根据磨削火花鉴定常用金属材料的种类。 7.看懂零件图,正确执行工艺规程。 8.磨削内(外)圆柱、内(外)圆锥、平面、端面,符合图样要求。 9.磨削普通螺纹,符合图样要求。 10.刃磨较复杂的成形刀具,符合图样要求。 11.磨削圆弧、角度样板,符合图样要求。 12.钳工基本操作技能。 13.正确执行安全技术操作规程。 14.做到岗位责任制和文明生产的各项要求。 三、工作实例: 1.磨削全长为300mm,两端最小直径为φ20 mm,中间有一段长为50mm、大端直径为φ50mm ,,锥度为1:5的台阶轴的各级外圆,公差等级均为IT6,表面粗糙度为Ra0.4um。 2.磨削孔径为φ30mm 、长为100 mm的套类零件的内孔,尺寸公差等级为IT7,圆柱度公差为0.006mm表面粗糙度为Ra0.8um。 3.磨削边长为150mm的正方体,要求六面相互垂直,垂直度公差为0.02mm,尺寸公差等级为IT7 ,表面粗糙度为0.8um。 4.刃磨常用刀具的各种角度。 5.磨削M24丝锥,符合图样要求。 6.磨削带有台阶、角度、槽的样板,精度符合图样要求,表面粗糙度为Ra0.8um。 7.磨削圆弧样板,其半径为R8mm,凹凸配合,允差0.01cm,表面粗糙度为Ra0.8um。 中级磨工 一、知识要求: 1.常用设备的性能、结构、传动系统和调整方法。 2.常用测量仪器名称、用途、使用、调整和维护保养方法。 3.常用工、夹具(包括组合夹具)的构造、使用、调整和维护保养方法。 4.金属切削原理和刀具基本知识。 5.高精度工件的测量方法及测量中的计算。 6.多头蜗杆传动副、齿轮传动副各部分的计算方法。 7.提高磨削质量的知识。 8.机械传动知识,液压传动基本知识。 9.形状复杂工件的定位、装夹方法。偏心工件的平衡、校正知识。 10.加工薄壁工件防止变形的知识。 11.精密磨消、超精密磨削、镜面磨削、高速磨削、强力磨削和光整加工的基本知识。 12.细长轴、深孔套、0精密丝杠、精密刀具和薄板磨削方法。 13.绘制光学曲线磨床光屏放大图的知识。 14.光学系统的基本原理。 15.数控磨床基础知识。

机械加工工艺基础考试题

1.1主运动:车削/铣削的回转运动,拉削的拉刀直线运动,功能切除工件上的切削层,形 成新表V 2.进给运动:车削车刀纵向或横向移动速度用Vf或进给量f/af来表示 3.沙轮组成:磨料和结合剂烧结的多孔体特性:磨料。粒度。硬度,结合剂。组织,形 状,尺寸 4.刀具材料具备的性能;高硬度,足够的强度和韧性,高耐磨性,高的热硬性,良好的工 艺性 5.刀具材料的种类:碳素工具钢,合金工具钢,高速钢,硬质合金 6.切屑的种类:带状切屑(加工表面粗糙度小)挤裂切屑(大),崩碎切屑 7.切屑收缩:刀具下切屑外形尺寸比工件上短而厚。变形系数=L切削层长度/切削长度Lc= 切屑厚度A0/切削层厚度Ac 系数大于1 ,越大,变形越大 8.积屑瘤:切屑与刀具发生激烈摩擦,切屑底面金属流动速度变慢而形成滞留层,在产 生和压力下,滞留层金属与前刀面的外摩擦阻力大于切屑内部的分子结合力,滞留层粘结在刀刃形成 9.低速切削V小5m/min,高速大100,形成积屑流中速5到50 10.影响切削力的主要素:工件材料,切削用量,刀具几何角度的影响 11.刀具磨损主要原因:磨料,粘结,相变,扩散磨损。刀具主要有后刀面,前刀面,前后 刀面同时磨损 12.精度;尺寸精度,形状精度(公差),位置精度(公差)按生产批量选择加工设备,按 加工经济精度选择加工方法 13.尽可能选择低的加工精度和高的粗糙度,降低成本,提高生产率 14.粗加工,选取大的Ap,其次较大的f,最后取适当的v;精加工:选取小的f和Ap,选 取较高的切削速度,证加工精度和表面粗糙度 15.在国家标准中,公差带包括公差带的大小,公差带的位置,公差带大小有标准公差确定, 公差带位置有基本偏差确 16.互换性:尺寸公差与配合,形状与位置公差,表面粗糙度 17.形位公差的标注:公差项目符号,形位公差值,基准字母及有关符号 18.形位公差项目的选择:零件的几何特征,零件的使用,检测的方便性 19.车削:粗车,半精车,精车IT7 Ra=0.8um 粗车IT10 Ra=12.5um 20.在车削加工中,主轴带动工件直线运动为主运动,溜板带动工件直线运动为进给运动 21.间隙配合:孔的公差带在轴的公差带上方Xmax=Dmax-dmin=Es-ei Xmin=EI-es 过盈配合:。。。在。。。下方,Ymax=dmax-Dmin=es-EI Ymin=ei-Es 过渡配合:相交叠Xmax=Dmax-dmin=Es-ei Ymax=es-EI 22.外圆柱面适宜车削加工表面,内圆柱面适宜钻,镗,扩,铰 23.内外锥面车削加工方法:小刀架转位法,偏移尾座法,靠模法,成形法 1、刀具的磨损大致可分为初磨损阶段;正常磨损阶段;和急剧磨损阶段_三个阶段。 2、逆铣加工是指铣刀旋转方向;和工件进给(顺序无关)的方向相反。 3、切削用量包括_切削速度(v)切削深度(ap)进给量(f)三要素。 4、钻孔时孔径扩大或孔轴线偏移和不直的现象称为_引偏。 5、切削液的作用有冷却、润滑、清洗、排屑及防锈等作用。 6、增加刀具后角,刀具后面与工件之间摩擦_减少;,刀刃强度降低。

磨削加工原理

7.3.2珩磨 珩磨是磨削加工的 1 种特殊形式,属于光整加工。需要在磨削或精镗的基础上进行。珩磨加工范围比较广,特别是大批大量生产中采用专用珩磨机珩磨更为经济合理,对于某些零件,珩磨已成为典型的光整加工方法,如发动机的气缸套,连杆孔和液压缸筒等。 (1)珩磨原理 在一定压力下,珩磨头上的砂条(油石)与工件加工表面之间产生复杂的的相对运动,珩磨头上的磨粒起切削、刮擦和挤压作用,从加工表面上切下极薄的金属层。 (2)珩磨方法 珩磨所用的工具是由若干砂条 ( 油石 ) 组成的珩磨头,四周砂条能作径向张缩,并以一定的压力与孔表面接触,珩磨头上的砂条有 3 种运动 ( 如图 7.3 a ) ;即旋转运动、往复运动和加压力的径向运动。珩磨头与工件之间的旋转和往复运动,使砂条的磨粒在孔表面上的切削轨迹形成交叉而又不相重复的网纹。珩磨时磨条便从工件上切去极薄的一层材料,并在孔表面形成交叉而不重复的网纹切痕 ( 如图 7.3 b ), 这种交叉而不重复的网纹切痕有利于贮存润滑油,使零件表面之间易形成—层油膜,从而减少零件间的表面磨损。 (3)珩磨的特点 1)珩磨时砂条与工件孔壁的接触面积很大,磨粒的垂直负荷仅为磨削的 1/50~1/100 。此外,珩磨的切削速度较低,一般在 100m/min 以下,仅为普通磨削的 1/30~1/100 。在珩磨时,注入的大量切削液,可使脱落的磨粒及时冲走,还可使加工表面得到充分冷却,所以工件发热少,不易烧伤,而且变形层很薄,从而可获得较高的表面质量。 2)珩磨可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的粗糙度,珩磨能获得的孔的精度为 IT6~IT7 级,表面粗糙度 Ra 为 0.2~0.025 。由于在珩模时,表面的突出部分总是先与沙条接触而先被磨去,直至砂条与工件表面完全接触,因而珩磨能对前道工序遗留的几何形状误差进行一定程度的修正,孔的形状误差一般小于 0.005mm 。 3)珩磨头与机床主轴采用浮动联接,珩磨头工作时,由工件孔壁作导向,沿预加工孔的中心线作往复运动,故珩磨加工不能修正孔的相对位置误差,因此,珩磨前在孔精加工工序中必须安排预加工以保证其位置精度。一般镗孔后的珩磨余量为 0.05~0.08mm ,铰孔后的珩磨余量为 0.02~0.04mm ,磨孔后珩磨余量为0.01~0.02mm 。余量较大时可分粗、精两次珩磨。 4)珩磨孔的生产率高,机动时间短,珩磨 1 个孔仅需要 2~3min ,加工质量高,加工范围大,可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜件等,但不宜

磨削加工

磨削加工 一、磨削特点 磨削是在磨床上用砂轮作为切削刀具对工件进行切削加工的方法。该方法的特点是: 1.由于砂轮磨粒本身具有很高的硬度和耐热性,因此磨削能加工硬度很高的材料,如淬硬的钢、硬质合金等。 2.砂轮和磨床特性决定了磨削工艺系统能作均匀的微量切削,一般 ap=0.001~0.005mm;磨削速度很高,一般可达v=30~50m/s;磨床刚度好;采用液压传动,因此磨削能经济地获得高的加工精度(IT6~IT5)和小的表面粗糙度(Ra=0.8~0.2μm)。磨削是零件精加工的主要方法之一。 3.由于剧烈的磨擦,而使磨削区温度很高。这会造成工件产生应力和变形,甚至造成工件表面烧伤。因此磨削时必须注入大量冷却液,以降低磨削温度。冷却液还可起排屑和润滑作用。 4.磨削时的径向力很大。这会造成机床—砂轮—工件系统的弹性退让,使实际切深小于名义切深。因此磨削将要完成时,应不进刀进行光磨,以消除误差。 5.磨粒磨钝后,磨削力也随之增大、致使磨粒破碎或脱落,重新露出锋利的刃口,此特性称为“自锐性”。自锐性使磨削在一定时间内能正常进行,但超过一定工作时间后,应进行人工修整,以免磨削力增大引起振动、噪声及损伤工件表面质量。二、砂轮 砂轮是磨削的切削工具,它由许多细小而坚硬的磨粒和结合剂粘而成的多孔物体。磨粒直接担负着切削工作,必须锋利并具有高的硬度,耐热性和一定的韧性。常用的磨料有氧化铝(又称刚玉)和碳化硅两种。氧化铝类磨料硬度高、韧性好,适合磨削钢料。碳化硅类磨料硬度更高、更锋利、导热性好,但较脆,适合磨削铸铁和硬质合金。

同样磨料的砂轮,由于其粗细不同,工件加工后的表面粗糙度和加工效率就不相同,磨粒粗大的用于粗磨,磨粒细小的适合精磨、磨料愈粗,粒度号愈小。 结合剂起粘结磨料的作用。常用的是陶瓷结合剂,其次是树脂结合剂。结合剂选料不同,影响砂轮的耐蚀性、强度、耐热性和韧性等。 磨粒粘结愈牢,就愈不容易从砂轮上掉下来,就称砂轮的硬度,即砂轮的硬度是指砂轮表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。容易脱落称为软,反之称为硬。砂轮的硬度与磨料的硬度是两个不同的概念。被磨削工件的表面较软,磨粒的刃口(棱角)就不易磨损,这样磨粒使用的时间可以长些,也就是说可选粘接牢固些的砂轮(硬度较高的砂轮)。反之,硬度低的砂轮适合磨削硬度高的工件。 砂轮在高速条件下工作,为了保证安全,在安装前应进行检查,不应有裂纹等缺陷;为了使砂轮工作平稳,使用前应进行动平衡试验。 砂轮工作一定时间后,其表面空隙会被磨屑堵塞,磨料的锐角会磨钝,原有的几何形状会失真。因此必须修整以恢复切削能力和正确的几何形状。砂轮需用金刚石笔进行修整。 三、平面磨床的结构与磨削运动 磨床的种类很多,主要有平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、万能外圆磨床(也可磨内孔)、齿轮磨床、螺纹磨床,导轨磨床、无心磨床(磨外圆)和工具磨床(磨刀具)等。这里介绍平面磨床及其运动。 1.平面磨床的结构(以M7120A为例,其中:M——磨床类机床;71——卧轴矩台式平面磨床;20——工作台面宽度为200mm;A——第一次重大改进。) 1)砂轮架——安装砂轮并带动砂轮作高速旋转,砂轮架可沿滑座的燕尾导轨作手动或液动的横向间隙运动。 2)滑座——安装砂轮架并带动砂轮架沿立柱导轨作上下运动。 3)立柱——支承滑座及砂轮架。

浅谈工程陶瓷材料加工

浅谈工程陶瓷材料加工 摘要:工程陶瓷材料以其优良的物理和化学性能,在航空、航天、电力、冶金、通信、石油化工、机械以及现代生物医学等领域得到了广泛的应用,已成为新材料的发展中 心而受到广泛的关注。本文主要论述了工程陶瓷材料的加工技术现状和一些先进的加 工方法,希望能为研究工程陶瓷提供一些帮助。 关键词:工程陶瓷材料加工电加工超声波加工激光加工国外先进加工技术 0 引言 随着材料科学技术的进步,金属间化合物、工程陶瓷、石英、光学玻璃等硬脆材料以及各种增韧、增强的新型复合材料已成为航空航天、国防科技、生物工程、计算机 工程等尖端领域中应用日益广泛的材料.由于这些材料的超精密表面成形十分困难,且传统加工方法已不能满足现代科技的需求,因此有关其精密、超精密磨削加工技术和材料表面成形技术便成为当今世界各国研究的热点。 工程陶瓷材料是由粉状原材料在高温高压下烧结而成。由于烧结时收缩率较大,无法保证烧结后尺寸精度,而作为工件使用的工程陶瓷件都有一定的形位尺寸精度和表面质量要求,因此需要进行再加工。由于工程陶瓷材料硬度高、脆性大,属难加工材料,一 般加工方法有机械加工、电加工、光加工、超声波加工等。 1 陶瓷材料的结构与特性 陶瓷是典型的硬脆材料,一般定义为由氧、碳、硅、硼等元素烧结而成的无机非金属材料。 1.1陶瓷的结构 陶瓷的特性主要是由它的原子存在状态、原子的构造机理以及它们的晶体结构所决定的.相对于具有晶体高对称度结构的金属来说,陶瓷的晶体结构属于低对称结构,晶体是由共价键和离子键或两者结合的方式形成的。 1.2 陶瓷的力学特 陶瓷材料在室温下不具有塑性.其主要原因是由于陶瓷材料的晶体结构具有很强的方向性,高的晶格能使陶瓷晶体中的空穴和位错迁移十分困难,从而形成了陶瓷

先进陶瓷材料精密件加工工艺方法介绍

先进陶瓷材料精密件加工方法 -机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工介绍 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理! 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 陶瓷材料根据性能要求不同有不同加工方法。目前主要加更方法包括机械加工、电加工、超声波加工、激光加工及复合加工几大类。下面简要介绍下几种陶瓷材料加工方法。 1、陶瓷材料的机械加工 陶瓷材料机械加工主要包括车削加工、磨削加工、钻削加工、研磨和抛光等。

(1)陶瓷材料的车削加工 车削加工主要是用金刚石刀具切削高硬度、高耐磨性的陶瓷材料。多晶金刚石刀具难以产生光滑的切削刃,一般只用于粗加工;对陶瓷材料精车削时,使用天然单晶金刚石刀具,切削时采用微切削方式。由于陶瓷材料硬度和脆性非常大,车削加工难以保证其精度要求,故车削加工应用不多,基本上还处于研究阶段。 (2)陶瓷材料的磨削加工 陶瓷材料的磨削加工是目前已有加工方法中应用最多的一种。磨削加工所用砂轮一般选用金刚石砂轮。对金刚石砂轮磨削机理不同学者有不同的解释,但总的来看有一点是共同的,即脆性断裂是形成材料去除的主要原因。磨削加工中,切屑的清除是一大问题,一般采用冷却工作液清洗。冷却液不仅起到冲洗切屑粉末的作用,而且可以降低磨削区温度,提高磨削质量,减少磨粒周围粘结剂的热分解等。磨削液一般选用清洗性能好、粘度低的磨削液。金刚石砂轮因其选用结合剂种类、磨粒浓度的不同有不同的磨削特性。金刚石颗粒大小是影响陶瓷工件表面质量的又一主要原因。颗粒愈大,所加工表面粗糙度愈大,但加工效率愈高。 (3)陶瓷材料的钻削加工

磨削加工通用工艺

磨削加工通用工艺 范围 本守则规定了磨削加工的工艺规则,适用于公司的磨削加工。 2工件的装夹 2.1轴类工件装夹前应检查中心孔,不得有椭圆、碰伤、毛刺等缺陷,并擦干净,经热处理的工件,须修好中心孔,并加好润滑油。 2.2在两顶尖间装夹轴类工件时,装夹前要调整尾部,使两顶尖轴线重合在外圆磨床上用尾座顶紧顶紧工件磨削时,其顶紧力应适当,在磨削中还应根据工件的涨缩情况调整顶紧力。 2.4在平面磨床上用磁盘吸住磨削支承面较小或较高的工件时,应在适当位置增加挡铁,以防磨削时工件飞出。 3砂轮的选用和安装 3.1根据工件的材料、硬度、精度和表面粗糙的要求,合理选用砂轮牌号和精度。根据目前的生产情况,一般选用的砂轮牌号是GZ、GB,粒度为36#-46#。 3.2安装砂轮时,不得使用两个尺寸不同或不平的法兰盘,并在法兰盘和砂轮之间垫入橡皮等弹性垫。 3.3装夹砂轮时,必须在修砂轮前后进行静平衡,并进行空运转。 3.4修砂轮时,应不间断的充分使用冷却液。 4磨削加工 4.1在磨削工件前,机床应空运转5min以上。 4.2在磨削过程中,不得中途停车,要停车时,必须先停止进给退出砂轮。 4.3砂轮使用一段时间后,如发现工件产生棱形振痕,应拆下砂轮重新校平衡后使用。 4.4在磨削细长轴时,严禁使用切入法磨削。

4.5在平面磨床上磨削的工件,加工完应去磁。 4.6磨深孔时,尽可能先用较粗的磨杆,以增加刚性,砂轮转整要适当降低。 4.7在精磨结束前,应无进给量的多次走刀至无火花止。 5一般精磨外圆的切削用量 5.1纵进给量根据所要求的表面粗糙度而定。 表面粗糙度Ra1.6SB=(0.5-0.8)Bm 表面粗糙度Ra0.8-0.4SB=(0.25-0.5)Bm SB—纵进给量(mm/r)Bm—磨轮宽度mm 5.2横进给量

应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工_于爱兵

应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工 于爱兵 田欣利3 韩建华 林彬 刘家臣 (天津大学高温结构陶瓷与工程陶瓷加工技术教育部重点实验室,天津 300072; 3 装甲兵工程学院材料科学与工程系,北京 100072) 摘 要 应用压痕断裂力学分析陶瓷材料的磨削加工过程,根据陶瓷材料的脆性指数确定临界 磨削力,分别建立了磨削主应力极值与泊松比和磨削分力比之间的回归方程,此简单函数便于计算最大磨削主应力和分析磨削裂纹。脆性指数和泊松比反映陶瓷材料的磨削加工性,磨削方式影响陶瓷材料的去除,通过陶瓷磨削实验证明分析结果。研究结果为陶瓷材料磨削参数的选择和磨削方式的确定提供了理论依据。 关键词  陶瓷 压痕 磨削 应力1 引言 脆性固体的压痕断裂现象一直是材料学者的研究内容之一[1~6]。经历了从早期的准静态压痕断裂[2,3]到移动压头作用下的裂纹扩展[4],从疲劳压痕断裂[5]到动态压痕[6]等研究过程。磨削加 工作为烧结后陶瓷制品的常用机械加工手段之一,是砂轮上锋利的金刚石磨粒与陶瓷表面相互作用,与脆性固体的压痕断裂过程有着共同之处。因此,脆性固体的压痕断裂力学为陶瓷材料的磨削加工提供了丰富的理论基础[7]。本文在研究磨削裂纹形成[8]基础上,进一步分析材料参数和磨削方式对陶瓷磨削加工的影响。 2 磨削应力 陶瓷材料受到金刚石磨粒的法向磨削分力P 和切向磨削分力F 的共同作用,如图1。陶瓷材料内任一点处的应力状态可表示为[4,8]: σrr =P πR 2[(1-2μ2(1+cos φ)-32sin 2φcos φ)+λcos θ(1-2μ2?sin φ(1+cos φ)2 -3sin 3φ2)]σθθ=P πR 2 1-2μ2 [(cos φ-11+cos φ)+λcos θsin φ(1-1 (1+cos φ)2)]σzz =-P πR 232cos 2φ(cos φ+λcos θsin φ) (1) σr θ=P πR 2 λsin θ1-2μ2sin φ(1+cos φ)2σrz =-P πR 23 2cos φsin φ(cos φ+λcos θsin φ)σz θ=0教育部科学技术研究重点项目,高温结构陶瓷与工程陶瓷加工技术教育部重点实验项目1作者简介:于爱兵(1968~),男,博士,副教授1主要从事陶瓷冷加工技术及表面处理方面的研究1 其中,R 为磨削应力场中任一点与磨粒间的距离;θ为R 在oxy 平面的投影r 与x 轴之间的夹角;φ为R 与z 轴之间的夹角;λ为切向磨削分力与法 向磨削分力之比,即λ=F/P;μ为陶瓷材料的泊松比(P oiss on ′s ratio )。磨粒在陶瓷材料表面接触点附近产生局部塑性变形区域,以特征尺寸a 表 8 5

外径磨削加工工艺

一技术条件及检查方法 磨削轴承外圈外径(包括内圈挡边外径)的技术条件有:外径尺寸单一径向平面内的外径变动量(VDp);单个套圈最大与最小单一外径之差(VDs),圆形偏差外经表面母线对基准端面倾斜度变动量(SD),母线直线性,外观(包括烧伤),表面粗糙度等。其容许偏差均规定于工序间技术条件和其他技术条件之中。 检查外径尺寸,单一径向平面内的外径变动量,单个套圈最大与最小单一外径之差,外径表面母线对基准端面倾斜度的变动量,均可在D913 D914等仪器上测量,其测量方法见图8-38所示。 测量前必须调整好仪器,表尖和相对应的支点的连线要通过工件圆心(通称找最大点),同时调整仪器各支点至端面的距离相等(通称同一个水平面),并大于倒角公称尺寸的两倍。测量时,在仪器上将套圈旋转一周以上,所测的是直径尺寸,同时在旋转时,所测的最大直径尺寸与最小直径尺寸之差为单一径向平面内的外径变动量。 对于单个套圈最大与最小单一外径之差的测量,习惯上是采用通过套圈中心的同一纵截面上两端直径之差的方法确定。 测量外径表面母线对基准端面倾斜度的变动量仍可在上述仪器上测量,其测量方法是图8-39所示,即以基准端面和外径母线一个支撑点定位,另一个为测量点,将套圈旋转一周以上,所测得的指针摆动量即是。 套圈圆形偏差的测量仍可在D913 D914等仪器上进行,但必须更换支撑点为V形块进行测量(若测量微型轴承套圈的圆形偏差时,则采用圆度仪测量),测量时将被测的套圈放在V形块上回转一周,其仪表读数的最大差之半作为单个截面圆度误差(图8-40) 为了扩大V形块的使用范围,可将测量表尖偏斜一个角度(图8-40a b),测量数值情况见表8-4

磨削加工教案-3

磨削加工教案-3(总5页)

磨削加工教案 一、教学目的及要求 1.了解磨床的类型、运动和磨削方法。 2.能独立操作平面磨床磨削平面。 3.在指导人员的指导下操作外圆磨床磨削外圆、外圆锥面。 4.遵守磨削加工安全操作规程。 二、教学进程(总时间0.5天) 三、教具 1.磨床液压传动示教系统。 2.零件图纸。 3.轴类工件,长方体、正方体、六方体等工件,千分尺,表面粗糙度比较块。 4.磨削加工工艺方法挂图。 磨削加工讲授内容 一、磨削的工艺特点及应用 磨削加工是零件精加工的主要方法。磨削时可采用砂轮、油石、磨头、砂带等作磨具,而最常用的磨具是用磨料和粘结剂做成的砂轮。通常磨削能达到的精度为IT7~IT5,表面粗糙度Ra值一般为0.8~0.2μm。 磨削的加工范围很广,不仅可以加工内外圆柱面、内外圆锥面和平面,还可加工螺纹、花键轴、曲轴、齿轮、叶片等特殊的成形表面。

从本质上来说,磨削加工是一种切削加工,但和通常的车削、铣削、刨削等相比却有以下的特点: 1.磨削属多刃、微刃切削 砂轮上每一磨粒相当于一个切削刃,而且切削刃的形状及分布处于随机状态,每个磨粒的切削角度、切削条件均不相同。 2.加工精度高 磨削属于微刃切削,切削厚度极薄,每一磨粒切削厚度可小到数微米,故可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度值。 3.磨削速度大 一般砂轮的圆周速度达2000~3000m/min,目前的高速磨削砂轮线速度已达到60~250m/s。故磨削时温度很高,磨削区的瞬时高温可达800~1000℃,因此磨削时必须使用切削液。 4.加工范围广 磨粒硬度很高,因此磨削不但可以加工碳钢、铸铁等常用金属材料,还能加工一般刀具难以加工的高硬度、高脆性材料,如淬火钢、硬质合金等。但磨削不适宜加工硬度低而塑性大的有色金属材料。 磨削加工是机械制造中重要的加工工艺,已广泛用于各种表面的精密加工。许多精密铸造成形的铸件、精密锻造成形的锻件和重要配合面也要经过磨削才能达到精度要求。因此,磨削在机械制造业中的应用日益广泛。 二、砂轮 1.砂轮的组成 砂轮是由磨料和结合剂经压坯、干燥、烧结而成的疏松体,由磨粒、结合剂和气孔三部分组成。砂轮磨粒暴露在表面部分的尖角即为切削刃。结合剂的作用是将众多磨粒粘结在一起,并使砂轮具有一定的形状和强度,气孔在磨削中主要起容纳切屑和磨削液以及散发磨削液的作用。 2.砂轮特性 1)磨料 磨料是砂轮的主要成分,它直接担负切削工作,应具有很高的硬度和锋利的棱角,并要有良好的耐热性。常用的磨料有氧化物系、碳化物系和高硬磨料系三种,其代号、性能及应用详见下表。 2)粒度 粒度用来表示磨料颗粒的大小。一般直径较大的砂粒称为磨粒,其粒度用磨粒所能通过的筛网号表示;直径极小的砂粒称为微粉,其粒度用磨粒自身的实际尺寸表示。一般粗磨和磨软材料时选用粗磨粒;精磨或磨硬而脆的材料时选用细磨粒。常用磨料的粒度号为30#~100#。粒度号越大,磨料越细。

先进磨削技术的新发展

先进磨削技术的新发展
摘要:磨削是指用磨料或磨具去除材料的加工工艺方法,磨削加工的发展趋势正朝 着采用超硬磨料、磨具,高速、高效、高精度磨削工艺及柔性复合磨削、绿色生态 磨削方向发展。为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面 粗糙度与完整性、加工效率和批量化质量稳定性的要求,近年出现了一些先进的磨 削加工技术,其中以超高砂轮线速度和超硬磨料砂轮为主要技术特征的超高速外圆 磨削、高效深切磨削、快速点磨削技术的发展最为引人注目。我们也需要了解超高 速磨削加工的机理及超高速磨削的优越性,把握高速超高速磨削加工技术的发展前 景。为适应现代工业技术和高性能科技产品对机械零件加工精度、表面粗糙度与完 整性、 加工效率和批量化质量稳定性的要求, 近年出现了一些先进的磨削加工技术, 其中以超高砂轮线速度为主要技术特征的超高速外圆磨削、高效深切磨削、快速点 磨削技术的发展最为引人注目。 关键词:先进磨削 超高速磨削 发展方向 关键技术 正文: 超高速磨削是近年迅猛发展的一项先进制造技术, 被誉为现代磨削技术的最高 峰。日本先端技术研究学会把超高速加工列为五大现代制造技术之一。国际生产工 程学会将超高速磨削技术确定为面向 21 世纪的中心研究方向之一。东北大学自上 世纪 80 年始一直跟踪高速/超高速磨削技术发展,并对超高速磨削机理、机床设备 及其关键技术等开展了连续性的研究,建造了我国第一台额定功率 55kw 、最高砂 轮线速度达 250m/s 的超高速试验磨床,进行了超高速大功率磨床动静压主轴系统 研究、电镀 CBN 超高速砂轮设计与制造、超高速磨削成屑机理及分子动力学仿真研 究、超高速磨削热传递机制和温度场研究、高速钢等材料的高效深磨研究、超高速 单颗磨粒 CBN 磨削试验研究、超高速磨削砂轮表面气流场和磨削摩擦系数的研究 等,部分研究成果达到国际先进水平。 超高速磨削技术特点: 超高速磨削之所以应用这么广泛,与它特有的特点是分不开的,主要体现在以 下几个方面 磨削效率高。超高速磨削时,单位时间内通过磨削区的磨粒数增多,如保持每 颗磨粒的切深与普通磨削一样,其切入进给量可以大大增加,金属去除率 得到提 高, 磨削效率大幅度提高。 加工精度高。在进给量不变的条件下,超高速磨削的磨屑厚度更薄,在磨削效 率不变时,法向磨削力随磨削速度的增大而大幅度减小,继而减小磨削过程中的变 形,提高工件的加工精度。可以得到高质量、小粗糙度值的工件表面。砂轮耐用度 大幅提高,有利于实现磨削加工自动化。超高速磨削时,单颗磨粒的切削力较小, 使每颗磨粒的可切削时间相对延长。 可磨削难加工材料。超高速磨削可实现硬脆 材料的延性域磨削,使陶瓷材料的 磨削加工成为了现实,并且能够获得极好的磨削表面质量和极高的磨削效率。 大幅度提高磨削效率,设备使用台数少。磨削力小、磨削温度低、加工表面完整 性好。砂轮使用寿命长,有助于实现磨削加工的自动化。实现对难加工材料的磨削 加工。 超高速磨削不仅可对硬脆材料实行延性域磨削, 而且对钦合金、 镍基耐热合金、 高温合金、铝及铝合金等高塑性的材料也可获得良好的磨削效果。超高速磨削纯铝 的实验表明,当磨削速度超过 200m /s 时,工件表面硬化程度和表面粗糙度值开始

磨削加工基础-机械工人切削实用技术手册

第八章!磨削加工 第八章!磨削加工 一!磨削加工基础 磨削是指磨具以较高的线速度旋转!对工件表面进行加工的方法" #一$常见的磨削方式 常见的磨削方式如图 !"所示" Array # $ #

图!"!常见的磨削方式示意 #二$磨削的基本概念 "%磨削加工的相对运动 在磨削过程中!为了切除工件表面多余的金属!必须使工件和刀具做相对运动"如图!&所示为外圆%内圆和平面磨削的运动" #" $磨削运动的分类"磨削运动可分为主运动和进给运动两种"!主运动&指直接切除工件表面金属!使之变为切屑!形成工件新表面的运动"主运动一般为一个!如图!&所示中的运动"!即砂轮的旋转运动为主运动"其运动的速度较高!消耗的切削功率较大" "进给运动&指使新金属层不断投入磨削的运动"如图!&所示中的运动&%’%(均为进给运动!视磨削方式的不同!其运动方向有所区别 "图!#!磨削的运动方式 #& $不同磨削方式的进给运动"!外圆磨削的进给运动包括&工件的圆周运动!工件的纵向进给运动和) )!机械工人切削实用技术手册

砂轮的横向进给运动#吃刀运动$!如图!&#* $所示""内圆磨削的进给运动与外圆磨削相同!如图!&# +$所示"#平面磨削的进给运动包括&工件的纵向# 往复$进给运动!砂轮或工件的横向进给运动和砂轮的垂直进给#吃刀运动$!如图!&#, $所示"&%磨削运动基本参数与磨削运动有关的参数见表!""表!" 磨削运动参数参!数说!!明 砂轮圆周 速度!-!指砂轮外圆表面上任意一磨粒在单位时间内所经过的路程!用!-表示"砂轮圆周速度可按下列公式计算& !!" $#!$!")))%.)式中&!-’’’砂轮圆周速度!/(-#-’ ’’砂轮直径!//$-’ ’’砂轮转速!0(/12")!第八章!磨削加工

机械加工通常技术要求标准规范

机械加工通用技术规范 1.目的 1.1 对机加工产品质量控制,以确保满足公司的标准和客户的要求。 1.2 本标准规定了各种机械加工应共同遵守的基本规则。 2.范围 适用所有机加工产品,和对供应商机加工产品的要求及产品的检验。 3.定义 A级表面:产品非常重要的装饰表面,即产品使用时始终可以看到的表面。 B级表面:产品的内表面或产品不翻动时客户偶尔能看到的表面。 C级表面:仅在产品翻动时才可见的表面,或产品的内部零件。 4.规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 3-1997 普通螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角 GB/T 145-2001 中心孔 GB/T 197-2003 普通螺纹公差 GB/T 1031-2009 产品几何技术规范(GPS) 表面结构轮廓法表面粗糙度参数及其数值 GB/T 1182-2008 产品几何技术规范(GPS) 几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注 GB/T 1184-1996 形状和位置公差未注公差值 GB/T 1568-2008 键技术条件 GB/T 1804-2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T 2828.1-2003 计数抽样检验程序第1部分:按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 GB/T 4249-2009 产品几何技术规范(GPS) 公差原则 GB/T 5796.4-2005 梯形螺纹第4部分:公差 Q/JS Jxx.xx-2012 不合格品控制程序 Q/JS Jxx.xx-2012 机柜半成品钣金件下料技术要求 5.术语和定义 GB/T 1182-2008给出的术语和定义及下列术语和定义适用于本文件。

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