精密與超精密磨料加工

3.1概述

3.2精密磨削

3.3超硬磨料砂輪磨削

3.4超精密磨削

3.5精密和超精密砂帶磨削

3.6精密研磨與拋光精密與超精密磨料加工整理ppt3.1概述金剛石刀具主要是對(duì)鋁、銅及其合金等材料進(jìn)行超精密切削，而對(duì)于黑色金屬、硬脆材料的精密與超精密加工，則主要是應(yīng)用精密和超精密磨料加工。所謂精密和超精密磨料加工，就是利用細(xì)粒度的磨粒和微粉對(duì)黑色金屬、硬脆材料等進(jìn)行加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。整理ppt3.1概述一、精密和超精密加工分類精密和超精密磨料加工固結(jié)磨料加工游離磨料加工精密研磨精密拋光固結(jié)磨具涂覆磨具精密砂輪磨削油石研磨精密珩磨精密超精加工砂帶磨削砂帶研磨整理ppt3.1概述一、精密和超精密加工分類固結(jié)磨料加工將磨料或微粉與結(jié)合劑粘合在一起，形成一定的形狀并具有一定強(qiáng)度，再采用燒結(jié)、粘接、涂敷等方法形成砂輪、砂條、油石、砂帶等磨具。精密和超精密砂輪磨削精密砂輪磨削：砂輪的粒度60?！?0＃，加工精度1μm，Ra0.025μm；超精密砂輪磨削：砂輪的粒度W40～W50，得加工精度0.1μm，Ra0.025～0.008μm。精密和超精密砂帶磨削精密砂帶磨削：砂帶粒度W63～W28，加工精度1μm，Ra0.025;超精密砂帶磨削：砂帶粒度W28～W3，加工精度0.1μm，Ra0.025～0.008μm。整理ppt3.1概述一、精密和超精密加工分類游離磨料加工磨料或微粉不是固結(jié)在一起，而是成游離狀態(tài)。傳統(tǒng)方法：研磨和拋光新方法：磁性研磨、彈性發(fā)射加工、液體動(dòng)力拋光、液中研拋、磁流體拋光、擠壓研拋、噴射加工等。整理ppt3.1概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料及其選擇普通磨料碳化物系碳化硼碳化硅剛玉系超硬磨料金剛石天然人造立方氮化硼整理ppt精密和超精密磨削的砂輪磨料天然金剛石人造金剛石CBN普通磨料

整理ppt3.1概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨料粒度及其選擇粒度表示:粗磨粒粒度：每平方英寸篩網(wǎng)上孔的數(shù)量，60#，80#微粉磨粒粒度：磨粒最大直徑尺寸μm，W5,W3,W0.5粒度選擇:多選用180?！?40＃普通磨料、170/200～325/400超硬磨料的磨粒和各種粒度的微粉。整理ppt3.1概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具結(jié)合劑及其選擇將磨料粘合在一起，形成一定的形狀，并有一定的強(qiáng)度。陶瓷結(jié)合劑－V；樹脂結(jié)合劑—B；金屬結(jié)合劑—M結(jié)合劑選擇影響砂輪結(jié)合強(qiáng)度、自銳性、化學(xué)穩(wěn)定性和修整方法等。整理ppt3.1概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具組織和濃度及其選擇普通磨具中磨料的含量用組織表示，反映了磨粒、結(jié)合劑和氣孔的比例關(guān)系。組織號(hào)01234567891011121314磨粒率（%）626058565452504846444240383634應(yīng)用范圍形狀保持性好，磨削表面粗糙度值低，適于重負(fù)荷磨削，成形磨削，精密磨削，加工硬脆材料適用于一般磨削，淬火鋼磨削，刀具刃磨粗磨和磨削韌性大、硬度不高的工件，機(jī)床導(dǎo)軌和硬質(zhì)合金刀具磨削，適合磨削薄壁、細(xì)長(zhǎng)工件，或砂輪與工件接觸面大以及平面磨削磨削熱敏性較大的鎢銀合金、磁鋼、有色金屬以及塑料、橡膠等非金屬材料

以磨粒率表示的磨具組織及其應(yīng)用范圍根據(jù)國(guó)標(biāo)CB2484—84整理ppt3.1概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具組織和濃度及其選擇超硬磨具中磨粒的含量用濃度表示，是指磨料層中每cm3體積中所含磨料的重量。濃度越高，含量越多。超硬磨具的濃度選擇時(shí)，應(yīng)綜合考慮磨料、粒度、結(jié)合劑、磨削方式、磨削質(zhì)量要求、效率和加工成本。成形磨削、溝槽磨削、寬接觸面平面磨削選用高質(zhì)量濃度；半精磨、精磨選用細(xì)粒度、中質(zhì)量濃度；高精度、低表面粗糙度值的精密磨削和超精密磨削選用細(xì)粒度、低質(zhì)量濃度。濃度質(zhì)量濃度/％磨料含量磨料所占體積/％克拉.cm－3g.cm－325251.10.22336.2550502.20.446612.5075753.30.669918.751001004.40.893225.001501506.61.339837.50超硬磨料磨具濃度與磨料含量的關(guān)系整理ppt3.1概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具硬度及其選擇普通磨具硬度表示磨粒在外力的作用下，自磨具表面脫落的難易程度。超硬磨具中超硬磨料耐磨性好、比較昂貴，硬度一般較高。在標(biāo)志中，無(wú)硬度項(xiàng)指標(biāo)。硬度等級(jí)名稱代號(hào)（GB2484-84）大級(jí)小級(jí)超軟超軟1超軟2超軟3DEF軟軟1軟2軟3GHJ中軟中軟1中軟2KL中中1中2MN中硬中硬1中硬2中硬3PQR硬硬1硬2ST超硬超硬Y磨具硬度等級(jí)名稱及其代號(hào)

整理ppt3.1概述二、精密和超精密砂輪磨料磨具磨具的強(qiáng)度高速回轉(zhuǎn)時(shí)，抵抗因離心力的作用而自身破碎的能力。為確保磨具工作時(shí)的安全，對(duì)各種結(jié)合劑的磨具都規(guī)定了最高工作線速度。影響磨具強(qiáng)度的因數(shù)很多，主要有結(jié)合劑、磨料的粒度、磨具的組織、硬度、形狀、不平衡值和制作質(zhì)量，以及磨具的使用條件等。整理ppt普通磨料固結(jié)磨具主要有砂輪、磨頭、油石和沙瓦等，有關(guān)名稱、代號(hào)、形狀及基本用途等可查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2484-84和GB4127-84。磨頭的代號(hào)為M，油石的代號(hào)為W。

對(duì)于砂輪，其系列及其代號(hào)有：平行系列（P）、筒形系列（N）、碟形系列（D）、專用系列（J）。磨具的形狀和尺寸根據(jù)機(jī)床規(guī)格和加工情況選擇磨具的形狀和尺寸。整理ppt普通磨料磨具的標(biāo)志

普通磨料固結(jié)磨具的標(biāo)志按國(guó)標(biāo)GB2484-84規(guī)定，其書寫順序?yàn)椋耗ゾ咝螤?、尺寸、磨料、力度、組織、結(jié)合劑、最高工作線速度。

國(guó)標(biāo)GB2484-84

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO

整理ppt超硬磨料磨具的標(biāo)志

書寫順序?yàn)椋盒螤?、尺寸、磨料、粒度、結(jié)合劑和濃度等。平行砂輪標(biāo)志示例如下：

整理ppt超硬磨料磨具的結(jié)構(gòu)超硬磨料砂輪一般由磨料層、過(guò)渡層和基體組成。磨具的基體材料基體材料與結(jié)合劑有關(guān)，金屬結(jié)合劑磨具多采用鐵或銅合金；樹脂結(jié)合劑磨具采用鋁及合金或電木；陶瓷結(jié)合劑磨具多采用陶瓷。整理ppt涂覆磨具是將磨料用粘接劑均勻地涂敷在紙、布、化纖或其他復(fù)合材料等基底上的磨具。3.1概述三、精密和超精密涂覆磨具整理ppt3.1概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨具分類涂覆磨具工作條件基底材料形狀耐水干磨復(fù)合紙棉布化纖布塑料膜盤狀頁(yè)狀卷狀環(huán)狀帶狀整理ppt3.1概述三、精密和超精密涂覆磨具整理ppt3.1概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆磨料及粒度棕剛玉、白剛玉、鉻剛玉、鋯剛玉黑色碳化硅、綠色碳化硅、氧化鐵、人造金剛石等。涂覆磨料的粒度無(wú)論磨粒還是微粉，都用P字粒度號(hào)表示。粘接劑又稱膠，作用是將砂粒牢固地粘接在基底上。動(dòng)物膠：皮膠、明膠、骨膠等。用于輕切削的干磨和油磨。樹脂：醇酸樹脂、胺基樹脂、尿醛樹脂、酚醛樹脂等。用于難磨材料或復(fù)雜形面的磨削或拋光。高分子化合物：聚醋酸乙稀酯。用于精密磨削。整理ppt3.1概述三、精密和超精密涂覆磨具涂覆方法重力落砂法涂覆法靜電植砂法整理ppt3.2精密磨削一、精密磨削機(jī)理微刃的微切削作用微刃的等高切削作用微刃的滑擠、摩擦、拋光作用精密磨削是指加工精度1~0.1μm，表面粗糙度達(dá)到Ra0.2～0.025μm的磨削。又稱低粗糙度磨削。多應(yīng)用于機(jī)床主軸、軸承、液壓滑閥、滾動(dòng)導(dǎo)軌、量規(guī)等的精密加工。整理ppt3.2精密磨削二、精密磨削砂輪選擇

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。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。砂輪的粒度可選擇粗粒度和細(xì)粒度兩類。結(jié)合劑選擇樹脂較好，加入石墨填料加強(qiáng)摩擦拋光作用。整理ppt3.2精密磨削三、精密磨削時(shí)砂輪的修整砂輪修整是精密磨削的關(guān)鍵，有單粒金剛石修整、金剛石粉末燒結(jié)型修整器修整和金剛石超聲波修整等。砂輪的修整用量有修整導(dǎo)程、修整深度、修整次數(shù)和光修次數(shù)。修整導(dǎo)程（縱向進(jìn)給量）為10～15mm/min，修整深度為2.5μm/單行程，精修次數(shù)2～3次，光修次數(shù)1次單行程。整理ppt3.2精密磨削四、精密磨床磨床從類別上分為M(外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床等)、2M(超精機(jī)、珩磨機(jī)、拋光機(jī)、砂帶拋光及磨削機(jī)床、研磨機(jī)等)、3M(軸承、滾子、鋼球、氣門等磨削機(jī)床)3個(gè)分類。從機(jī)床特性代號(hào)有：高精度(G)、精密(M)、自動(dòng)(Z)、半自動(dòng)(B)、數(shù)控(K)、加工中心(H)等。精密磨床的特性代號(hào)應(yīng)為MM，而MG應(yīng)為高精度磨床，屬于超精密磨床一類。對(duì)精密磨床要求：高幾何精度低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性減少振動(dòng)整理ppt3.2精密磨削五、磨削用量砂輪速度一般在15～30m/s一般在6～12m/min工作速度工件縱向進(jìn)給量一般為50～100mm/min或0.06～0.5mm/r橫向進(jìn)給量（吃刀量）一般取0.6～2.5μm/單行程橫向進(jìn)給次數(shù)一般約2～3次（單行程）光磨（無(wú)火花磨削）粗粒度砂輪精細(xì)修整后，光磨次數(shù)采用5～8次細(xì)粒度砂輪精細(xì)修整后，光磨次數(shù)采用10～25次。整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削一、超硬磨料砂輪磨削特點(diǎn)1）可用來(lái)加工各種高硬度、高脆性金屬材料和非金屬材料，如硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃、半導(dǎo)體、石材等。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，易于控制加工尺寸及實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化。3）磨削力小，磨削溫度低，加工表面質(zhì)量好，無(wú)燒傷、裂紋和組織變化。4）磨削效率高。5）綜合成本低。超硬磨料砂輪目前主要有金剛石砂輪和立方氮化硼(CBN)砂輪，并用來(lái)對(duì)難加工材料進(jìn)行精密磨削。整理ppt整形對(duì)砂輪進(jìn)行微量切削，使砂輪達(dá)到所要求的幾何形狀精度，并使磨料尖端細(xì)微破碎，形成鋒利的磨削刃。修銳去除磨粒間的結(jié)合劑，使磨粒間有一定的容屑空間，并使磨刃突出于結(jié)合劑之外，形成切削刃。3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整車削法用單點(diǎn)、聚晶金剛石筆，修整片等車削金剛石砂輪達(dá)到修整目的。精度和效率都比較高，但修整后的砂輪表面平滑，切削能力低。整形后利用高強(qiáng)纖維清掃器修銳。整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整磨削法用普通磨料砂輪或砂塊（油石）與超硬磨料砂輪對(duì)磨進(jìn)行修整，普通磨料磨粒被破碎，切削超硬磨料砂輪上的樹脂、陶瓷、金屬結(jié)合劑，致使超硬磨粒就會(huì)脫落。目前最為廣泛采用的修整法。修整輪消耗較大。整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整軟鋼磨削整形法單滾輪法雙滾輪法整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整滾壓擠軋法用碳化硅、剛玉、硬質(zhì)合金或鋼鐵制成修整輪，以一定的壓力與超硬磨料砂輪進(jìn)行無(wú)速差自由對(duì)滾，加入碳化硅、剛玉等磨粒，依靠游離磨料的滾軋作用，使磨粒突出結(jié)合劑表面。整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整噴射法整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整電加工法電解修整法利用電化學(xué)個(gè)腐蝕作用蝕除金屬結(jié)合劑，多用于金屬結(jié)合劑砂輪的修銳，非金屬結(jié)合劑砂輪無(wú)效。整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整電火花修整法電火花放電加工，適用于各種金屬結(jié)合劑砂輪。若在結(jié)合劑中加入石墨粉，可用于樹脂、陶瓷結(jié)合劑砂輪。既可整形，又可修銳。整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整超聲波振動(dòng)修整法用受激振動(dòng)的簧片或超聲波振動(dòng)頭驅(qū)動(dòng)的幅板作為修整器，并在砂輪和修整器間放入游離磨料撞擊砂輪的結(jié)合劑，使超硬磨粒突出結(jié)合劑。整理ppt可修任何結(jié)合劑的砂輪；既可整形，也可修銳；無(wú)修整力和機(jī)械沖擊引起的金剛石損傷；無(wú)環(huán)境污染；無(wú)需昂貴的金剛石工具；容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。3.3超硬磨料砂輪磨削二、超硬磨料砂輪修整激光修整法整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削三、超硬磨料砂輪磨床超精密磨削對(duì)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(dòng)應(yīng)<0.01mm，端面圓跳動(dòng)<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，縱向進(jìn)給速度最小可達(dá)0.3m/min，橫向進(jìn)給最小可達(dá)0.001～0.002mm/單行程。4）應(yīng)考慮超硬磨料砂輪的修整問(wèn)題，超硬磨料砂輪修整會(huì)涉及一些特殊裝置、工作液、修整參數(shù)的需求等，應(yīng)使機(jī)床有改裝的可能性。5）各運(yùn)動(dòng)件和主軸回轉(zhuǎn)部分、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌部分有可靠的密封。6）有比較完善的磨削液處理系統(tǒng)。7）采取相應(yīng)的防振、隔振措施。整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削用量磨削速度人造金剛石砂輪的磨削速度為12～30m/s，立方氮化硼砂輪的磨削速度為45～60m/s.磨削深度工件速度一般為10～20m/min縱向進(jìn)給速度一般在0.45～1.5m/min磨削深度為0.002～0.01mm整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削四、超硬磨料砂輪磨削工藝磨削液磨削液的作用磨削液的種類和組成降低磨削溫度，減少磨削力，改善磨削表面質(zhì)量，提高磨削效率和砂輪壽命。潤(rùn)滑、冷卻、清洗性能，尚有滲透性、防銹性、防腐性、防火性、切削性和極壓性等油性液：成分是礦物油，如機(jī)油、輕質(zhì)柴油、煤油，加入脂肪油和添加劑。水溶性液：成分是水，如乳化液、無(wú)機(jī)鹽水溶液和化學(xué)合成液等。金剛石砂輪磨削時(shí)常用油性液和水溶性液，立方氮化硼砂輪磨削時(shí)用油性液。整理ppt3.3超硬磨料砂輪磨削五、超硬磨料砂輪的平衡靜平衡動(dòng)平衡

力矩平衡，用于窄砂輪的平衡，是在一個(gè)平面上的平衡。（1）機(jī)外靜平衡架上平衡（2）機(jī)上動(dòng)態(tài)平衡（3）機(jī)外動(dòng)態(tài)平衡

力偶平衡，用于寬砂輪和多砂輪軸的平衡，是在一個(gè)有一定長(zhǎng)度的體上進(jìn)行力偶平衡。一般在動(dòng)平衡機(jī)上進(jìn)行。整理ppt3.4超精密磨削一、超精密磨削與鏡面磨削通常是指利用粒度為W40~W5的金剛石、立方氮化硼等超硬微粉磨料砂輪，經(jīng)過(guò)精細(xì)修整或在線修整在超精密磨床上進(jìn)行磨削，可獲得低于或等于0.1um的加工精度，表面粗糙度為Ra0.025~0.008um的加工表面，實(shí)際上是超硬磨料微粉砂輪超精密磨削。鏡面磨削一般是指加工表面粗糙度達(dá)到Ra0.02-0.01μm，表面光澤如鏡的磨削方法。

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)工程整理ppt3.4超精密磨削二、超精密磨削機(jī)理磨削加工過(guò)程單顆粒磨削1）磨粒是一顆具有彈性支承（結(jié)合劑）的和大負(fù)前角切削刃的彈性體。2）磨粒切削刃的切入深度是從零開始逐漸增加，到達(dá)最大值再逐漸減少，最后到零。3）磨粒磨削時(shí)在工件的接觸過(guò)程中，開始是彈性區(qū)，繼而塑性區(qū)、切削區(qū)、塑性區(qū)，最后是彈性區(qū)。4）超精密磨削時(shí)有微切削作用、塑性流動(dòng)和彈性破壞作用，同時(shí)還有滑擦作用。整理ppt3.4超精密磨削磨削加工過(guò)程磨削加工是無(wú)數(shù)磨粒的連續(xù)磨削。加工的實(shí)質(zhì)是工件被磨削的表層，在無(wú)數(shù)磨粒瞬間的擠壓，摩擦作用下產(chǎn)生變形，而后轉(zhuǎn)為磨屑，并形成光潔表面的過(guò)程。磨削過(guò)程可分為：三個(gè)階段，砂輪表面的磨粒與工件材料接觸，發(fā)生彈性變形，磨粒繼續(xù)切入工件（切削深度增加），工件材料進(jìn)入塑性階段，材料晶粒發(fā)生滑移。塑性變形不斷增大，當(dāng)力達(dá)到工件的強(qiáng)度極限時(shí)，被磨削層材料產(chǎn)生擠裂，即進(jìn)入切削階段，最后被切離。當(dāng)磨削切入量達(dá)到最大值后，逐漸減少，最后到零，同時(shí)經(jīng)歷塑性區(qū)和彈性區(qū)。二、超精密磨削機(jī)理平面磨削時(shí)的切屑形狀

整理ppt3.4超精密磨削三、超精密磨床超精密磨床的特點(diǎn)（1）高精度尺寸精度：正負(fù)0.25～正負(fù)0.5圓度：0.25～0.1μm圓柱度：25000：0.25～5000：1μm表面粗糙度：0.006～0.01μm（2）高剛度剛度值一般應(yīng)在200N/μm以上（3）高穩(wěn)定性（4）微進(jìn)給裝置使砂輪獲得行程為2～50μm，位移精度為0.02～0.2μm，分辨率達(dá)0.01～0.1μm。（5）計(jì)算機(jī)數(shù)控整理ppt3.4超精密磨削三、超精密磨床超精密磨床的結(jié)構(gòu)超精密磨床在結(jié)構(gòu)上的發(fā)展趨勢(shì)：（1）主軸軸承由動(dòng)壓向動(dòng)靜壓和靜壓發(fā)展，由液體靜壓向空氣靜壓發(fā)展。（2）多采用空氣靜壓導(dǎo)軌，也有采用精密研磨配制的鑲鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌。（3）床身、工作臺(tái)等逐漸采用穩(wěn)定性好的天然或人造花崗巖。（4）整個(gè)機(jī)床采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)、密封結(jié)構(gòu)、淋浴結(jié)構(gòu)等熱穩(wěn)定性措施。整理ppt超精密磨床的應(yīng)用實(shí)例

整理ppt德國(guó)G&N公司—NANOGRINDER/4NANOGRINDER/4加工尺寸3’’~12’’粗糙度Rmax≤0.14μm

主軸轉(zhuǎn)速100-6000min-1

TTV<1μm主軸功率4KW設(shè)備尺寸3600x5500mm進(jìn)給速率0,001-50mm/min

重量5,600kg整理ppt日本DISCO公司—DGP8760DGP8760晶圓直徑?8"-?12"樣式3軸,4工位應(yīng)用超薄磨削(≤100μm)磨削方式Z1、Z2軸硅片旋轉(zhuǎn)切入式磨削Z3軸硅片旋轉(zhuǎn)不規(guī)則切入式拋光磨削精度單片厚度變化(um)≤3.0(使用Z1、Z2軸)片間厚度變化(um)≤±3(使用Z1、Z2軸)精磨粗糙度(um)Ra≤0.005(僅用Z1、Z2時(shí)，Ry0.13，#2000)設(shè)備尺寸(mm)(WxDxH)1,690x3,450x1,800重量(kg)約5,100工作原理圖整理ppt日本TokyoSeimitsu公司研制的拋磨機(jī)床（polishgrinders）

超精密磨削和磨拋的硅片表面損傷層超精密磨削損傷層深度<0.4μm損傷層深度<0.1μm超精密磨拋在一臺(tái)機(jī)床上通過(guò)更換工具實(shí)現(xiàn)超精密磨削和超精密拋光。用于硅片的背面磨削，輕松得到厚度小于100μm的超薄硅片。整理ppt美國(guó)STRASBAUGH公司Strasbaugh7AASTRASBAUGH7AF自動(dòng)切入式旋轉(zhuǎn)表面磨床，最早提出垂直切入式進(jìn)給磨削技術(shù)。加工晶片直徑3’’~6’’第一個(gè)引入全自動(dòng)切入式旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體材料表面磨床。具有2主軸2工位。整理ppt新概念正四面體磨床

這種磨床具有很高的靜、動(dòng)態(tài)剛性和優(yōu)良的熱平衡結(jié)構(gòu)，可以在隔離環(huán)境振動(dòng)和溫度的條件下進(jìn)行高速超精密磨削。用于磨削單晶硅、陶瓷和玻璃等硬脆材料，達(dá)到Ra1～20nm的表面粗糙度，亞表面損傷深度只有傳統(tǒng)磨削的1～2%，甚至小于拋光加工產(chǎn)生的亞表面損傷深度。

英國(guó)Cranfield大學(xué)J.Corbett教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組于1997年的先進(jìn)的Tetraform‘C’型磨床整理ppt3.4超精密磨削三、超精密磨床超精密磨削工藝砂輪線速度：1860m/min工件線速度：4～10m/min工作臺(tái)縱向進(jìn)給速度;50～100mm/min磨削深度：0.5～1μm磨削橫進(jìn)給次數(shù)：2～4次無(wú)火花磨削次數(shù)：3～5次磨削用量：2～5μm整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削砂帶磨削方式閉式砂帶磨削開式砂帶磨削采用無(wú)接頭或有接頭的環(huán)形砂帶，通過(guò)張緊輪撐緊，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)接觸輪帶動(dòng)砂帶高速回轉(zhuǎn)，工件回轉(zhuǎn)，砂帶頭架或工作臺(tái)縱向及橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)工件進(jìn)行磨削。采用成卷砂帶，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)通過(guò)卷帶輪帶動(dòng)砂帶作極緩慢的移動(dòng)，砂帶繞過(guò)接觸輪并以一定的工作壓力與工件被加工表面接觸，工件回轉(zhuǎn)，砂帶頭架或工作臺(tái)縱向及橫向進(jìn)給，從而對(duì)工件進(jìn)行磨削。砂帶在磨削過(guò)程中的連續(xù)緩慢移動(dòng)，切削區(qū)不斷出現(xiàn)新砂粒，磨削質(zhì)量高且穩(wěn)定，磨削效果好一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用整理ppt接觸輪硬磁盤—裝在主軸真空吸盤上砂帶磨削示意圖V砂帶砂帶輪卷帶輪F-徑向進(jìn)給f-徑向振動(dòng)整理ppt閉式砂帶磨削砂帶磨削分類：按砂帶與工件接觸形式分為接觸輪式、支承板（輪）式、自由浮動(dòng)接觸式和自由接觸式。按加工表面類型分為外圓、內(nèi)圓、平面、成形表面等。整理ppt開式砂帶磨削整理ppt用于磨削管件的砂帶磨床砂帶磨削設(shè)備整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用砂帶磨削特點(diǎn)1）砂帶與工件是柔性接觸，磨粒載荷小而均勻，砂帶磨削工件表面質(zhì)量高，表面粗糙度可達(dá)0.05～0.01μm，又稱“彈性”磨削。2）靜電植砂法是磨粒具有方向性，力、熱作用小，有較好的切削性，有效地減小了工件變形和表面燒傷。工件的尺寸精度可達(dá)5～0.5μm，平面度可達(dá)1μm。又有“冷態(tài)”磨削之稱。3）砂帶磨削效率高，無(wú)需修整，有“高效”磨削之稱。4）砂帶制作簡(jiǎn)單方便，無(wú)燒結(jié)、動(dòng)平衡等問(wèn)題，價(jià)格也便宜，砂帶磨削設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有“廉價(jià)”磨削之稱。5）砂帶磨削有廣闊的工藝性和應(yīng)用范圍、很強(qiáng)的適應(yīng)性，有“萬(wàn)能”磨削之稱。整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削一、砂帶磨削方式、特點(diǎn)和應(yīng)用砂帶磨削特點(diǎn)砂帶研拋加工：是在砂帶磨削的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，是一種精密和超精密加工方法，其加工為開式砂帶磨削方式，用細(xì)粒度砂粒，以聚酯薄膜作為基底的砂帶。1）接觸輪外緣材料為橡膠、塑料時(shí)，加工時(shí)的拋光作用強(qiáng)；2）接觸輪外緣材料為鋼鐵、銅、膠木時(shí)，加工時(shí)的研磨作用強(qiáng)；3）接觸輪外緣材料為半軟半硬時(shí)，加工時(shí)研磨、拋光兼有。缺點(diǎn)：砂帶磨削不能加工窄退刀槽的階梯軸、階梯孔、盲孔、小孔、齒輪等，對(duì)形狀和位置精度要求高的也不如精密砂輪磨削。整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削二、砂帶磨削機(jī)理砂帶磨削時(shí)，彈性變形區(qū)的面積較大，使磨粒承受的載荷大大減小，載荷值也較均勻，且有減振作用。砂帶磨削時(shí)材料的塑性變形和摩擦力均較砂輪磨削時(shí)減小，力和熱的作用降低，工件溫度降低。砂帶粒度均勻、等高性好，磨粒尖刃向上，有方向性，且切削刃間隔長(zhǎng)，切屑不易堵塞，有較好的切削性。砂帶磨削兼有磨削、研磨和拋光的綜合作用，是一種復(fù)合加工。整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削三、精密砂帶磨床和砂帶頭架砂帶磨削頭架閉式磨削頭架組成：接觸輪（或支撐板）、主動(dòng)輪、張緊輪、張緊機(jī)構(gòu)、調(diào)偏機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)、基座等。整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削開式磨削頭架組成：卷帶輪、接觸輪、砂帶輪、電動(dòng)機(jī)、基座等。整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削砂帶振動(dòng)磨削開式砂帶磨削和振動(dòng)疊加的復(fù)合加工。1)在開式砂帶磨削時(shí)，振動(dòng)可彌補(bǔ)工件不能高速運(yùn)動(dòng)時(shí)效率下降，使加工效率大大提高。2）振動(dòng)地疊加可以形成復(fù)雜而又不重復(fù)地磨削軌跡，形成網(wǎng)狀紋，有利于降低表面粗糙度，得到很低的粗糙度值加工表面。3）可采用干式磨削，加工表面不易出現(xiàn)劃痕。4）對(duì)寬砂帶，沿接觸輪軸向振動(dòng)可使砂帶不跑偏和磨損均勻。整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削三、精密砂帶磨床和砂帶頭架接觸輪整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削三、精密砂帶磨床和砂帶頭架接觸輪的選用原則（1）接觸輪的硬度越大，加工表面粗糙度越大；（2）除軟質(zhì)接觸輪因超速而發(fā)生硬化外，速度高，所獲得的表面粗糙度就低；（3）鋸齒形接觸輪與表面平滑的接觸輪相比，砂帶的使用壽命要長(zhǎng)；（4）在加工工件的硬度一定時(shí)，硬質(zhì)接觸輪比軟質(zhì)接觸輪的切削量大。其他元件：主動(dòng)輪、張緊輪及張緊機(jī)構(gòu)、調(diào)偏機(jī)構(gòu)、振蕩機(jī)構(gòu)。整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削四、精密砂帶磨削工藝砂帶磨削用量選擇砂帶速度對(duì)閉式磨削，粗磨時(shí)為12～20m/s，精磨為25～30m/s.工件速度粗磨選20～30m/min，精磨選20m/min以下縱向進(jìn)給量及磨削深度粗磨時(shí)，縱向進(jìn)給量為0.17～3.00mm/r，磨削深度為0.05～0.10mm，精磨時(shí)，縱向進(jìn)給量為0.4～2.00mm/r，磨削深度為0.01～0.05mm。接觸壓力一般選取50～300N整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削四、精密砂帶磨削工藝砂帶選擇及其修整滾壓法對(duì)磨法預(yù)磨法使砂帶通過(guò)一對(duì)有相應(yīng)間隙的淬火鋼制平滑滾輪，砂帶受壓將凸出磨粒壓平而獲得等高性。用一細(xì)粒度砂帶與欲用的新砂帶對(duì)磨，將其凸出磨粒修整掉。將新砂帶使用一段時(shí)間后，待砂帶處于正常磨損的最佳階段時(shí)備用。整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削四、精密砂帶磨削工藝磨削液與干磨劑的選擇整理ppt3.5精密和超精密砂帶磨削四、精密砂帶磨削工藝砂帶磨削的除塵無(wú)論是濕磨還是干磨，無(wú)論是在砂帶磨床還是在普通磨床上利用砂帶磨削頭架磨削，都應(yīng)設(shè)有吸塵和集塵裝置。整理ppt一、研磨加工的機(jī)理3.6.1精密研磨與拋光的機(jī)理1.研磨時(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(dòng)，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(duì)工件表面進(jìn)行刻劃，實(shí)現(xiàn)微切削加工；3）磨粒對(duì)工件表面的滾軋與微量刻劃同時(shí)作用。整理ppt2.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(dòng)，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)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。整理ppt3.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(huì)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),且表面不會(huì)產(chǎn)生裂紋。整理ppt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(dòng)摩擦使工件表面的凸凹變平。整理ppt三、研磨、拋光的加工變質(zhì)層不管采取什么加工方法，或多或少要在被加工表面上產(chǎn)生加工變質(zhì)層，加工變質(zhì)層使工件材質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組織和組成遭到破壞或接近于破壞狀態(tài)，使工件表面的力學(xué)性能、物理化學(xué)性能與母體材料不同，進(jìn)而影響制成元件的性能，因此在超精密研磨拋光中要求變質(zhì)層越薄越好。硬脆材料研磨后的表面，從表層向里依次為：非晶體層或多晶體層、鑲嵌結(jié)構(gòu)層、畸變層和完全結(jié)晶結(jié)構(gòu)，從彈塑性力學(xué)的角度評(píng)價(jià)變質(zhì)層，依次為：極薄的塑性流動(dòng)層、有異物混入的裂紋層、裂紋層、彈性變形層和母體材料。金屬材料研磨后的加工表面變質(zhì)層與硬脆材料類似。整理ppt對(duì)于拋光加工后的加工變質(zhì)層，由表層向里依次為：拋光應(yīng)力層、經(jīng)腐蝕出現(xiàn)的二次裂紋應(yīng)力層、二次裂紋影響層和完全結(jié)晶層，整個(gè)加工變質(zhì)層深度約為3μm。并且加工表面越粗，加工變質(zhì)層深度越大。整理ppt3.6.2精密研磨、拋光的主要工藝因素

加工條件：對(duì)殘留有裂紋的硬脆材料和不產(chǎn)生裂紋的金屬材料的加工條件不同；

研磨方式：?jiǎn)蚊嫜心ズ碗p面研磨；

研磨機(jī)：應(yīng)能均勻地加工工件，研具磨損要小并要求能容易修整精度；

研具和拋光盤：必須避免因工作面磨損和彈性變形引起精度下降；

磨料：微細(xì)的磨粒和使磨粒對(duì)工件作用很淺的材料；

加工液：提供磨粒、排屑、冷卻和減輕不必要摩擦的效果。整理ppt3.6.3超精密平面研磨和拋光一、精密平面的研磨機(jī)整理ppt二、平面研磨使用的研具1）特種玻璃，或用在加工成平面的金屬板上涂一層四氟乙烯或鍍鉛和銦；優(yōu)點(diǎn)：能得到高精度的平面缺點(diǎn)：研具層壽命短2）使用半軟質(zhì)研磨盤或軟質(zhì)研磨盤優(yōu)點(diǎn)：研磨出的表面變質(zhì)層很小，表面粗糙度也很?。蝗秉c(diǎn)：研磨盤不易保持平面度整理ppt三、平面研磨時(shí)工件和軟質(zhì)研具的磨損量工件與研具兩者的任意點(diǎn)A處的加工量和研具磨損量，相對(duì)于兩者的中心各自畫圓弧與橫軸相交，從交點(diǎn)出發(fā)每20min間隔與縱軸平行地上升或下降。工件形成凸面，研具在半徑上形成凹面。整理ppt

使用ηp小的研具效果好。使用ξ小的研具能有效地控制平面度的惡化，但ξ太小時(shí)，壓力偏差較大，反而易引起平面度的惡化。而當(dāng)ξ較大時(shí)，只要加工量少，由于壓力偏差較小，初始的平面度不會(huì)產(chǎn)生多大的惡化。整理ppt四、平行度和晶體方位誤差的修正平行度的修正研磨是使被加工面與基準(zhǔn)平面的角度誤差達(dá)到最小值。單面研磨法采用使工件附加偏心壓力。晶體方位誤差的修正加工是以晶格面作參照物進(jìn)行研磨的。整理ppt五、獲得高質(zhì)量平面研磨拋光的工藝規(guī)律1）研磨運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)能達(dá)到研磨痕跡均勻分布并且不重疊。2）硬質(zhì)研磨盤在精研修形后，可獲得平面度很高的研磨表面，但要求很嚴(yán)格的工藝條件。3）軟質(zhì)（半軟質(zhì)）研磨盤易獲得表面粗糙度值極小和表面變質(zhì)層甚小的研磨拋光表面，但不易獲得很高的平面度。4）使用金剛石微粉等超硬磨料可獲得很高的研磨拋光效率。整理ppt5）研磨平行度要求很高的零件時(shí)，采用（1）上研磨盤浮動(dòng)以消除上下研磨盤不平行誤差；（2）小研磨零件實(shí)行定期180度方位對(duì)換研磨，以消除因研磨零件厚度不等造成上