精密超精密總結(jié)

1、切削參數(shù)對加工表面粗糙度的影響: 積屑瘤高度大，表面粗糙度大，積屑瘤小表面粗糙度小。并且可以看出，切削液減小積屑瘤，減小加工表面粗糙度。切削速度的影響1)在有切削液的條件下，切削速度對加工表面粗糙度的影響很小。2)不同切削速度下均得到表面粗糙度極小的加工表面鏡面。進(jìn)給量的影響-進(jìn)給量f<5m/r時(shí)，均達(dá)到Rmax<0.05m的加工表面粗糙度。修光刃的影響: 修光刃長度常取0.050.20mm 。修光刃長度過長，對加工表面粗糙度影響不大。修光刃有直線和圓弧兩種，加工時(shí)要精確對刀，使修光刃和進(jìn)給方向一致。圓弧刃半徑一般取25mm。背吃刀量的影響:）在刀具刃口半徑足夠小時(shí)，超精密切削范圍

2、內(nèi)，背吃刀量變化對加工表面粗糙度影響很小。）背吃刀量減少，表面殘留應(yīng)力也減少，但超過某臨界值時(shí)，背吃刀量減少反而使加工表面殘留應(yīng)力增加。刀刃鋒銳度對切削變形和切削力的影響：刀刃鋒銳度不同，切削力明顯不同。刃口半徑增大，切削力增大，即切削變形大。背吃刀量很小時(shí)，切削力顯著增大。因?yàn)楸吵缘读亢苄r(shí)，刃口半徑造成的附加切削變形已占總切削變形的很大比例，刃口的微小變化將使切削變形產(chǎn)生很大的變化。所以在背吃刀量很小的精切時(shí)，應(yīng)采用刃口半徑很小的鋒銳金剛石車刀。 切削參數(shù)對積屑瘤生成的影響1、切削速度的影響 不管在多大的切削速度下都有積屑瘤生成，切削速度不同，積屑瘤的高度也不同。當(dāng)切削速度較低時(shí)，積屑瘤高

3、度較高，當(dāng)切削速度達(dá)到一定值時(shí)，積屑瘤趨于穩(wěn)定，高度變化不大。2、進(jìn)給量f和背吃刀 ）由圖2-8可以看出在進(jìn)給量很小時(shí)，積屑瘤的高度很大，在f5m/r時(shí)，h0值最小，f值再增大時(shí)，h0值稍有增加。）由圖2-9所示，在背吃刀量<25m時(shí)，積屑瘤的高度變化不大，但在背吃刀量> 25m后， h0值將隨著背吃刀量的增加而增加。積屑瘤對切削力和加工表面粗糙度的影響1、對切削力的影響積屑瘤高時(shí)切削力也大，積屑瘤小時(shí)切削力也小。與普通切削規(guī)律正好相反。切削模型分析1）積屑瘤前端R大約23m，實(shí)際切削力由刃口半徑R起作用，切削力明顯增加 。2）積屑瘤與切削層和已加工表面間的摩擦力增大，切削力增大。

4、3）實(shí)際切削厚度超過名義值，切削厚度增加 ,切削力增加。2、對加工表面粗糙度的影響積屑瘤高度大，表面粗糙度大，積屑瘤小表面粗糙度小。并且可以看出，切削液減小積屑瘤，減小加工表面粗糙度。一、超精密切削對刀具的要求1）極高的硬度、極高的耐磨性和極高的彈性模量。2）刃口能磨得極其鋒銳，刃口半徑值極小，能實(shí)現(xiàn)超薄切削厚度。3）刀刃無缺陷，切削時(shí)刃形將復(fù)制在被加工表面上，從而得到超光滑的鏡面。4）與工件材料的抗粘性好、化學(xué)親和性小、摩擦系數(shù)低，以得到極好的加工表面完整性。5）不可替代的超精密切削刀具材料：單晶金剛石2、金剛石刀具前、后刀面晶面選擇：刀具耐磨性好；刀刃微觀強(qiáng)度高，不易產(chǎn)生微觀崩刃；刀具和被

5、加工材料間摩擦系數(shù)低，使切削變形小，加工表面質(zhì)量高；制造研磨容易。（111）不適合作前后面。（100）晶面作金剛石刀具的前后面理由：1)（100）晶面的耐磨性高于（110）晶面；2 )（100）晶面的微觀破損強(qiáng)度高于（110）晶面，（100）晶面受載荷時(shí)的破損機(jī)率比（110）晶面低很多；3 ) （100）晶面和有色金屬之間的摩擦系數(shù)要低于（110）晶面的摩擦系數(shù)。二、精密磨削砂輪選擇:1)精密磨削使所用砂輪的選擇以易產(chǎn)生和保持微刃及其等高性為原則。 2)磨削鋼件及鑄鐵件時(shí)，采用剛玉磨料較好，單晶剛玉最好，白剛玉、鉻剛玉應(yīng)用最普遍。3)砂輪的粒度可選擇粗粒度和細(xì)粒度兩類。4) 結(jié)合劑選擇樹脂較好

6、，加入石墨填料加強(qiáng)摩擦拋光作用。精密磨削要在精密磨床上進(jìn)行, 精密磨床應(yīng)滿足的要求： 1、高幾何精度：主要有砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度和導(dǎo)軌平直度，保證工件的幾何形狀精度要求。2、低速進(jìn)給運(yùn)動的穩(wěn)定性：要求無爬行和沖擊現(xiàn)象，能平穩(wěn)工作。 3、減少振動 :1）電動機(jī)的轉(zhuǎn)子應(yīng)進(jìn)行動平衡，電動機(jī)與砂輪架之間進(jìn)行隔振； 2）砂輪要進(jìn)行動平衡； 3）精密磨床最好安裝在防振地基上。一、超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn): 1）可用來加工各種高硬度、高脆性金屬材料和非金屬材料。立方氮化硼砂輪磨削時(shí)，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性強(qiáng)，不易與鐵素元素產(chǎn)生親和作用和化學(xué)反應(yīng)，加工黑色金屬時(shí)，有較高的耐磨性。2）磨削能力強(qiáng)，耐磨性好，耐用度高，易于

7、控制加工尺寸及實(shí)現(xiàn)加工自動化。3）磨削力小，磨削溫度低，加工表面質(zhì)量好，無燒傷、裂紋和組織變化。 4）磨削效率高。 5）綜合成本低。超精密磨削對磨床的要求:1）要求磨床的精度較高，砂輪主軸回轉(zhuǎn)精度其徑向跳動應(yīng)<0.01mm，端面圓跳動<0.005mm。2）比普通磨床剛度提高50左右。3）進(jìn)給系統(tǒng)精度高、進(jìn)給速度均勻準(zhǔn)確。4）各運(yùn)動件和主軸回轉(zhuǎn)部分、進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌部分有可靠的密封。5）有比較完善的磨削液處理系統(tǒng)。6）采取相應(yīng)的防振、隔振措施。超精密磨削的特點(diǎn)：1）超精密磨床是超精密磨削的關(guān)鍵2）超精密磨削是一種超微量去除加工3）超精密磨削是一個(gè)高精度、高穩(wěn)定 性的系統(tǒng)工程回轉(zhuǎn)精度在主軸

8、空載手動或機(jī)動低速旋轉(zhuǎn)情況下，在主軸前端安裝工件或刀具的基面上所測得的徑向跳動、端面跳動和軸向竄動的大小。影響回轉(zhuǎn)精度的因素 （1）軸承精度和間隙的影響。（2）主軸、支承座等零件中精度的影響。 關(guān)鍵在于精密軸承。二）、液體靜壓軸承工作原理（1）軸承內(nèi)圓柱面上，等間隙地開有幾個(gè)油腔（通常為4個(gè)）。（2）各油腔之間開有回油槽。（3）用過的油一部分從這些回油槽流回油箱（徑向回油），另一部分則由兩端流回油箱（軸向回油）。（4）油腔四周形成適當(dāng)寬度的軸向封油面和周向封油面，它們和軸頸之間的間隙一般為 0.020.04mm。（5）油泵供油壓力為ps ，油液經(jīng)節(jié)流器T進(jìn)入各油腔，將軸頸推向中央，油液最后經(jīng)封

9、油面流回油箱，壓力降低為零。（6）當(dāng)主軸受徑向載荷（包括自重）F作用后，軸頸向下移動產(chǎn)生偏心量e。（7）供油壓力ps 一定，油腔3內(nèi)的油壓p3升高（8）如油腔的有效承載面積為A，則軸承的承載能力為：F= A（p3 - p1）（9）各油腔由同一個(gè)液壓泵供油，則每個(gè)油腔必須串聯(lián)一個(gè)節(jié)流器.（10）油腔壓力是液壓泵供給的，與軸的轉(zhuǎn)速無關(guān)。因此，靜壓軸承可以在很低的轉(zhuǎn)速下工作。（三）、液體靜壓軸承的缺點(diǎn):1）液體靜壓軸承的溫升很高，難以控制，造成熱變形，影響主軸精度。 2）靜壓油回油時(shí)將空氣帶入油源，形成微小氣泡懸浮在油中，不易排出，降低軸承的剛度和動特性。解決措施：1）提高靜壓油的壓力到68MPa，

10、使油中微小氣泡的影響減小,提高靜壓軸承的剛度和動特性。2）靜壓軸承用油經(jīng)溫度控制，基本達(dá)到恒溫，減少軸承的溫升。3）軸承用恒溫水冷卻，減小軸承的溫升。四、主軸的驅(qū)動方式1）電動機(jī)通過帶傳動驅(qū)動2）電動機(jī)通過柔性聯(lián)軸器驅(qū)動3）采用內(nèi)裝式同軸電動機(jī)驅(qū)動導(dǎo)軌的作用和特點(diǎn)： 導(dǎo)軌不僅是支承工作臺、主軸箱、頭架尾架等部件的載荷，而且是還保證各部件間的相對位置與相對運(yùn)動的精度。但是與主軸部件相比，具有以下的特點(diǎn)：1）工作速度低。2）導(dǎo)軌的工作部分既長又薄，剛度差，是機(jī)床最薄弱的環(huán)節(jié)之一。3）受力情況比較復(fù)雜，這樣給計(jì)算帶來困難。4）導(dǎo)軌的加工工作量較大，需配備專用導(dǎo)軌磨床進(jìn)行加工，甚至需用手工刮研方法以取

11、得較高的導(dǎo)軌精度。滾動導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn):滾動導(dǎo)軌就是在導(dǎo)軌面之間裝有一定數(shù)量的滾動體，兩個(gè)導(dǎo)軌面只和滾動體接觸，使導(dǎo)軌面之間的摩擦性質(zhì)成為滾動摩擦。特點(diǎn)：摩擦系數(shù)?。?.00250.005）靜、動摩擦系數(shù)很接近,運(yùn)動輕便靈活； 運(yùn)動所需功率??； 摩擦發(fā)熱少； 磨損小； 精度保持性好(鋼制淬硬導(dǎo)軌修理期間隔可達(dá)1015年)低速運(yùn)動平穩(wěn)性好，一般沒有爬行現(xiàn)象移動精度和定位精度高（一般重復(fù)定位誤差約0.10.2m）。滾動導(dǎo)軌潤滑簡單（可用油脂潤滑）； 維護(hù)方便（只需更換滾動體）； 高速運(yùn)動時(shí)不會象滑動導(dǎo)軌那樣因動壓效應(yīng)而浮起滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊: 在滾動體與導(dǎo)軌面之間預(yù)加一定載荷，可增加滾動體與導(dǎo)軌面的接觸，以

12、減小導(dǎo)軌面平面度、滾子直線度及滾動體直徑不一致誤差的影響，使大多數(shù)滾動體均能參加工作。由于有預(yù)加接觸變形，接觸剛度增加。因而滾動導(dǎo)軌的預(yù)緊提高了導(dǎo)軌的精度和剛度。阻尼性能也有所增加，提高了導(dǎo)軌的抗振性。靜壓導(dǎo)軌特點(diǎn)：工作原理與靜壓軸承相同。將具有一定壓力的潤滑油，經(jīng)節(jié)流器輸入到導(dǎo)軌面上的油腔，即可形成承載油膜，使導(dǎo)軌面之間處于純液體摩擦狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：導(dǎo)軌運(yùn)動速度的變化對油膜厚度的影響很??；載荷的變化對油膜厚度的影響很小； 液體摩檫，摩檫系數(shù)僅為0.005左右，油膜抗振性好。缺點(diǎn)：導(dǎo)軌自身結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜；需要增加一套供油系統(tǒng)； 對潤滑油的清潔程度要求很高。主要應(yīng)用：精密機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動和低速運(yùn)動導(dǎo)軌伺

13、服系統(tǒng)的基本要求:1位移精度高2穩(wěn)定性好3、快速響應(yīng)4、調(diào)速范圍寬5、低速大扭矩對微量進(jìn)給裝置的要求: 1）精微進(jìn)給和粗進(jìn)給應(yīng)分開；2）運(yùn)動部分必須是低摩擦和高穩(wěn)定度的； 3）末級傳動元件必須具有很高的剛度； 4）微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)內(nèi)部聯(lián)接必須是可靠聯(lián)接；5）工藝性好，容易制造； 6）微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)具有好的動特性； 7）微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給的自動控制 一、微位移系統(tǒng)作用及組成 :微位移系統(tǒng)由微位移機(jī)構(gòu)、檢測裝置和控制系統(tǒng)組成，為了實(shí)現(xiàn)小行程、高靈敏度和高精度的位移。微位移機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)微位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其核心部分是微位移器件；檢測裝置是用來測量微位移的移動量及其精度，在閉環(huán)系統(tǒng)中作為反饋信號；控制

14、系統(tǒng)用來控制整個(gè)系統(tǒng)的工作，通過控制策略實(shí)現(xiàn)需求的技術(shù)性能指標(biāo)。激光在線檢測系統(tǒng)的工作原理-超精密機(jī)床的工件的形狀由機(jī)床的兩坐標(biāo)（z向和x向）的精密數(shù)控系統(tǒng)來控制工件和刀具的相對位置。精密數(shù)控系統(tǒng)現(xiàn)在采用閉環(huán)控制，即機(jī)床的運(yùn)動部件的位移用裝在機(jī)床內(nèi)部的雙頻激光干涉測距系統(tǒng)隨機(jī)精確檢測，將數(shù)據(jù)反饋給精密數(shù)控系統(tǒng)，保證位移運(yùn)動的高精度。機(jī)床的穩(wěn)定性 1、各部件的尺寸穩(wěn)定性好1）采用尺寸穩(wěn)定性好的材料制造機(jī)床部件2）各部件經(jīng)過消除應(yīng)力；2、結(jié)構(gòu)剛度高，變形小1）結(jié)構(gòu)剛度高、變形量極小，基本不影響加工精度； 2）各接觸面和聯(lián)接面的接觸良好，接觸剛度高，變形極小。 二、隔振的目的與任務(wù) ：1）隔振的目的

15、是采用一定的隔振措施，使環(huán)境振動不致影響精密設(shè)備的正常工作。 2） 根據(jù)隔振措施的不同，可分為積極隔振和消極隔振兩種。隔振措施 是針對振源采取的，稱為積極隔振；隔振措施是對精密設(shè)備采取的，其目的是減小環(huán)境振動對精密設(shè)備的影響，稱為消極隔振。 3）隔振設(shè)計(jì)的任務(wù)是在理論計(jì)算及實(shí)踐的基礎(chǔ)上，根據(jù)精密設(shè)備允許的振動量、水平度要求以及環(huán)境振動的大小，選擇有效的和經(jīng)濟(jì)合理的隔振方案，其中包括確定隔振系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度、尺寸、結(jié)構(gòu)型式及隔振器的材料、型式、剛度、尺寸、數(shù)量和布局等。三、提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的抗振性和消除減少機(jī)床內(nèi)的振動1、各運(yùn)動部件都經(jīng)過精密動平衡，消滅或減少機(jī)床內(nèi)部的振源。2、提高機(jī)床結(jié)構(gòu)的抗振性

16、。3、在機(jī)床結(jié)構(gòu)的易振動部分，人為的加入阻尼，減小振動。4、使用振動衰減能力強(qiáng)的材料制造機(jī)床的結(jié)構(gòu)件。一、減小機(jī)床熱變形的措施:1）盡量減少機(jī)床中的熱源；2）采用熱膨脹系數(shù)小的材料制造機(jī)床部件；3）結(jié)構(gòu)合理化使在同樣的溫度變化條件下，機(jī)床的熱變形最?。?）使機(jī)床長期處在熱平衡狀態(tài)，使熱變形量成為恒定；5）使用大量恒溫液體澆淋，形成機(jī)床附近局部地區(qū)小環(huán)境的精密恒溫。2. 影響圓度儀測量精度因素1）主軸回轉(zhuǎn)誤差2）工件軸線和主軸軸線偏心引起的誤差3）工件軸線對主軸軸線傾斜引起的誤差4）測量頭形狀和測頭半徑變化引起的誤差5）測量力的影響6）測量頭偏立引起的誤差在線檢測特點(diǎn):1）能夠連續(xù)檢測加工過程中

17、的變化，了解在加工過程中誤差分布和發(fā)展；2）檢測結(jié)果能反映實(shí)際加工情況；3）在線檢測的難度較大；4）在線檢測大都用非接觸傳感器，對傳感器的性能要求較高；5）一般是自動運(yùn)行，形成在線檢測系統(tǒng)。在線檢測類型:1）直接檢測系統(tǒng)：直接檢測工件的加工誤差，并補(bǔ)償2）間接檢測系統(tǒng)：檢測產(chǎn)生加工誤差的誤差源，并補(bǔ)償三 、誤差補(bǔ)償過程 ：過程：1）反復(fù)檢測出現(xiàn)的誤差并分析，找出規(guī)律，找出影響誤差的主要因素，確定誤差項(xiàng)目。2）進(jìn)行誤差信號的處理，去除干擾信號，分離不需要的誤差信號，找出工件加工誤差與在補(bǔ)償點(diǎn)的補(bǔ)償量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。3）選擇或設(shè)計(jì)合適的誤差補(bǔ)償控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以便在補(bǔ)償點(diǎn)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)

18、償運(yùn)動。4）驗(yàn)證誤差補(bǔ)償?shù)男Ч?，進(jìn)行必要的調(diào)試，保證達(dá)到預(yù)期要求。 四、誤差補(bǔ)償系統(tǒng)的組成 1）誤差信號的檢測2）誤差信號的處理3）誤差信號的建模4）補(bǔ)償控制5）補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)研磨加工的機(jī)理:;1.磨時(shí)磨料的工作狀態(tài)1)磨粒在工件與研具之間發(fā)生滾動，產(chǎn)生滾軋效果;2）磨粒壓入到研具表面，用露出的磨粒尖端對工件表面進(jìn)行刻劃，實(shí)現(xiàn)微切削加工;3）磨粒對工件表面的滾軋與微量刻劃同時(shí)作用.2.硬脆材料的研磨：一部分磨粒由于研磨壓力的作用，嵌入研磨盤表面，用露出的尖端刻劃工件表面進(jìn)行微切削加工；另一部分磨粒則在工件與研磨盤之間發(fā)生滾動，產(chǎn)生滾軋效果。在給磨粒加壓時(shí)，就在硬脆材料加工表面的拉伸應(yīng)力最大部位產(chǎn)

19、生微裂紋。當(dāng)縱橫交錯(cuò)的裂紋擴(kuò)展并產(chǎn)生脆性崩碎形成磨屑，達(dá)到表面去除的目的。3.金屬材料的研磨:當(dāng)金屬表面用硬度計(jì)壓頭壓入時(shí)，只在表面產(chǎn)生塑性變形的壓坑，不會發(fā)生脆性材料那樣的破碎和裂紋;研磨時(shí),磨粒的研磨作用相當(dāng)于極微量切削和磨削時(shí)的狀態(tài),表面不會產(chǎn)生裂紋。二、拋光加工的機(jī)理:拋光的機(jī)理：1）以磨粒的微小塑性切削生成切屑，但是它僅利用極少磨粒強(qiáng)制壓入產(chǎn)生作用。2）借助磨粒和拋光器與工件流動摩擦使工件表面的凸凹變平。 材料缺陷:1)晶格原子:其破壞是將原子逐一除去2)點(diǎn)缺陷：晶粒結(jié)構(gòu)中存在空位和填隙原子。3)位錯(cuò)缺陷：晶格位移和微裂紋在晶體中連續(xù)線狀分布，位錯(cuò)是若干原子產(chǎn)生有規(guī)律的錯(cuò)排現(xiàn)象。4)晶界、空隙和裂紋：以缺陷面為基礎(chǔ)的晶粒間破壞5)缺口：由拉應(yīng)力集中引起破壞熱變形對加工精度的影響 -1）工件均勻受熱-車鏜軸套類零件圓柱面，長度及徑向受熱變形。若在受熱時(shí)測量達(dá)到規(guī)定尺寸，冷卻后尺寸變小，可能出現(xiàn)尺寸超差。2)工件不均勻受熱-銑、刨、磨平面等,工件單面受熱產(chǎn)生彎曲變形；磨削細(xì)長軸時(shí)工件溫升逐漸增加熱變形的控制 :1>強(qiáng)制冷卻，均衡溫度場2>從結(jié)構(gòu)上采取措施