精密和超精密加工技术.ppt

第二章精密和超精密加工技术;精密与超精密加工;;;;;切削外表形成模型;;金刚石的性能;金刚石刀具刃口的锋利性

－最小圆弧半径可以到达2nm

金刚石刀具刃口的粗糙度

－可到达Ry10nm

金刚石刀具切削刃有良好的复印性

金刚石刀具的热化学性能

－有较高的热导率和比热容，低的摩擦系数

－高温时易氧化和石墨化;;;单晶金刚石刀具;单晶金刚石刀具;单晶金刚石刀具;单晶金刚石刀具;单晶金刚石刀具;金刚石刀具可切削材料;;;;;;;精密和超精密磨削：通常是指加工精度1～0.1μm，外表粗糙度低于Ra0.2～0.025μm的外表磨削方法。;精密和超精密磨削分类;精密和超精密磨削分类;精密和超精密磨削分类;;;(a)砂轮;v=27m/s

;磨粒可以看作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，磨粒虽有相当硬度，本身受力变形极小，实际上仍属于弹性体。

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到零。

整个磨粒与工件的接触过程依次为弹性区、塑性区、切削区、塑性区和弹性区。

超精密磨削中，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。;砂轮

1〕砂轮磨料

2〕砂轮粒度

3〕砂轮结合剂

砂轮修整：

整形与修锐〔去除结合剂，露出磨粒〕

常用方法—

①用碳化硅砂轮〔或金刚石笔〕修整，获得所需形状；

②电解修锐〔适用于金属结合剂砂轮〕，效果好，并可在线修整。;进给;〔1〕磨削过程具有良好的稳定性；

〔2〕该修整法使金刚石砂轮不会过快的磨耗，提高了贵重磨料的利用率；

〔3〕ELID修整法使磨削过程具有良好的可控性；

〔4〕采用ELID磨削法，容易实现镜面磨削，并可大幅度减少超硬材料被磨零件的残留裂纹。;电子材料，磁性材料的镜面磨削

硅片；铁金氧磁头

光学材料的镜面磨削

记录用光学材料，光学镜片研磨抛光前

陶瓷材料的镜面磨削

高精度钢铁材料及复合材料，硬质合金;砂带磨削示意图;砂带精密磨削;几种砂带磨削形式;磨削参数;砂带精密磨削;塑性〔延性〕磨削;塑性〔延性〕磨削;塑性磨削的机理至今仍不十分清楚，主要有两种看法：

临???切削深度——当磨粒的切削深度小到一定程度〔临界切削深度〕时，切屑就由脆断转变为塑断。

切削深度和磨削温度是切屑由脆性向塑性转变的关键——当磨粒与工件的接触点的温度高到一定程度时，工件材料的局部物理特性会发生变化，导致了切屑形成机理的变化。〔已有试验作支持〕;塑性〔延性〕磨削;塑性〔延性〕磨削;〔1〕切削深度小于临界切削深度，它与工件材料特性和磨粒的几何形状有关。一般临界切削深度＜1μm。

为此对机床要求：

①高的定位精度和运动精度。以免因磨粒切削深度超过1μm时，导致转变为脆性磨削。

②高的刚性。因为塑性磨削切削力远超过脆性磨削的水平，机床刚性低，会因切削力引起的变形而破坏塑性切屑形成的条件。

〔2〕磨粒与工件的接触点的切削温度应高到一定程度，使工件材料的局部物理特性发生变化。;超精密研磨和抛光;超精密研磨和抛光;研磨和抛光的机理和特点;工件;工作原理

抛光液由磁埸控制，成为和工件外表一致的磨头。它的黏性与硬度由磁场精密控制。

应用：

长宽比例大的光学部件及基片(通讯仪器、硬盘、晶片等)，光学玻璃镜片，单结晶(钙氟化物，矽)，陶瓷(矽碳化物，钨碳化物)

特点：

(1)利用磁场到达快速及可靠的控制

(2)数控

(3)抛光板能准确符合复杂的形状，因此能确保非球面及复杂的外表的精密抛光;磁流变抛光技术(MRF);工作原理

抛光工具上开有锯齿槽，靠楔形挤压和抛光液的反弹，增加微切削作用。

机理：微切削作用。;工作原理

活性抛光液和磨粒与工件外表产生固相反响，形成软粒子，使其便于加工。

机理：机械+化学作用，称为“增压活化〞。