关于超精加工

关于超精加工一基础知识超精加工的几个关键点具有金属切削的基本功能基准面的确定工件的转动速度油石摇动频率/稳定夹持/脱粒性/加压/对中油石的充分的润滑充分的冷却带走切屑磨加工的质量超精加工的基本目的去掉磨加工的痕迹修正滚道的圆度修正滚道的截面的形状提高滚道的粗糙度改善滚道的纹理避免支承痕迹的产生降低轴承噪声超精加工对设备的要求整体刚性必需的摆头频率避免自身的震动切削用油的清洁度合适的喷嘴位置油石夹的耐磨移动台的精确定位压紧轮超精加工的主要特点主要特点说    明加工 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面粗糙度低 超精加工运动轨迹复杂，能由切削过程过渡到光整抛光过程，因而可获得Ra0.01～0.04μm的光洁表面工件尺寸精度高 超精加工油石的粒度极细，只能切削工件的轮廓峰，所以加工余量很小（0.005～0.025mm），工件尺寸分散度小，合格率极高生产率高超精加工油石的高速往复振动，加长了每一磨粒在单位时间内的切削长度，从而提高了生产率加工表面质量好 1）超精加工的切削速度低（0.5～1.67m/s）,油石压力小（0.05～0.5MPa）,所以加工时发热少,没有烧伤现象,也不会使工件产生变形 2）磨粒微刃的正反切削,形成的磨屑易于清除,不会在已加工表面形成划痕 3）超精加工的变形层很薄（一般不大于0.0025mm）,能形成耐磨性比珩磨更高的光洁表面 修整工件形状和尺寸误差的作用较差 超精加工是一种低压力进给加工,余量又小,油石切除材料的能力较弱,故修整工件形状和尺寸误差的作用较差,一般要求前道工序保证必要的精度超精加工的三个阶段超精加工一般可分为三个阶段：切削阶段半切削阶段光整阶段。切削阶段油石表面与粗糙滚道表面的凸峰接触时，由于接触面积较小，单位面积上的压力较大，在一定压力作用下，磨石首先受到工件的“反切削”作用，使磨石表面的部分磨粒脱落和碎裂，露出一些新的锋利的磨粒和刃边。与此同时，工件表面的凸峰受到快速切削，通过切削与反切削作用除去工件表面上的凸峰和磨削变质层。这一阶段被称为切削阶段，在这个阶段切除了大部分的金属余量。半切削阶段随着加工的继续进行，工件表面逐渐被磨平。这时，磨石与工件表面接触面积增加，单位面积上的压力减小，切削深度减小，切削能力减弱。同时，磨石表面的气孔被堵塞，磨石处于半切削状态。这一阶段被称为半切削阶段，在半切削阶段工件表面切削痕迹变浅，并出现较暗的光泽。光整阶段这是超精加工的最后阶段。随着工件表面被逐步磨平，磨石与工件表面的接触面积进一步增大，并且，磨石与工件表面之间逐渐被润滑油膜隔离，单位面积上的压力很小，已不足以使磨石自锐，切削作用减小，最后趋于自动停止切削。这一阶段被称为光整阶段。光整阶段工作表面无切削痕迹，出现全面光泽。内/外圈沟道超精不良分析光泽没有光泽滚道整体光泽不良滚道两侧光泽不良滚道中央光泽不良内/外圈沟道超精不良分析磨痕残留发生磨痕残留滚道整体发生磨痕残留滚道两侧发生磨痕残留滚道单侧发生磨痕残留沟道表面发生点状磨痕残留发生划痕现象砂轮磨粒划伤目视正常但高频不良内/外圈沟道超精不良分析圆度波纹度低频不良测定器测出三角以上的棱圆波纹度仪测出三角以上的棱圆椭圆发生所有工件均发生椭圆偶尔发生内/外圈沟道超精不良分析沟R沟R尺寸变大沟R尺寸变大沟R尺寸变小沟R形状畸变沟单侧畸变内/外圈沟道超精不良分析工件不回转工件不回转现象发生工件转动完全停止加工中途停止内/外圈沟道超精不良分析沟道伤滚道肩部伤滚道中部伤连续发生有时发生在高音响等级时不良分析时的注意点进行超精加工时应注意内/外滚道品质不良状况的不同点前工程的加工精度左右着超精加工的品质,必须充分认识到前工程的品质状况(表面粗糙度、沟R尺寸、形状、圆度、偏心、平行度等）,以及外径、内径、平面的精度对超精加工的影响在使用CBN(立方氮化硼)油石时,必须确保滚道R尺寸的精度,因为CBN油石消耗量极小,难以适应过大的滚道R尺寸的变化不良分析时的注意点超精加工是将油石压滚道面上形成加压切削的过程,油石压力的变化是保证超精加工的要因,应将设备的振动、各相关零部件的松动、间隙量等控制在最佳的程度,以保证加工的稳定性(轴承的品质取决于钢球与钢球运动的滚道面品质的优劣,滚道的加工既重要又非常困难,所以要充分学习与实践,做到理论与经验同时掌握)品质问题的特性之间有着相互的联系,很多时候不同的问题可能原因是相同的,所以必须熟悉超精加工的机理关于超精加工球轴承滚道面的超精加工方法是采用油石在高速回转的滚道面上摆动,使滚道面形成镜面状态的精细加工球轴承的滚道面的精度对轴承的回转的稳定,本身的寿命,音响等都非常重要,是轴承品质的最重要的决定性因素最近客户对轴承低噪音运行的要求更为严格,这就要求滚道表面的粗糙度,需要加工到目前为0.005μRa工件的支承压紧轮方式ＢＰ主軸工件的支承压紧气缸方式主軸ＢＰ压紧气缸加压盘主軸ＢＰ压紧气缸加压盘支承轴支承工件的支承双滚轴方式关于基准偏心设定的基准工件偏心量的基准对内/外圈是相同的,由支承支持外圈的支承在外径面内圈的支承在内径面支承的偏心量:工件与主轴中心”O’’位的偏心量为0.1~0.15mm左右偏心示意图采用气缸压紧方式时,压紧盘的偏心量在主轴与工件的中间位置进行测试双滚轴超精工件中心主軸中心内滚道超精工件中心主軸中心外滚道超精偏心示意图气缸压紧方式(主轴,工件,压紧盘)的偏心调整工件中心主軸中心0.15mm气缸中心主軸中心0.05mm工件中心F工件被向下压紧工件的转动,带动气缸的转动,所以气缸会向上跳动为了固定气缸要反方向压住工件,使之产生抵住支承的效果当气缸偏心过大时,回转转矩减少,会造成不回转的现象有芯与无芯的不同有芯:油石的旋转中心一定无芯:旋转中心变动加压盘振动头摇动角度18°±2°有芯超精是以沟R中心摇动进行加工(摇动轴中心和沟R中心重合)当油石产生磨耗时,油石被押出补偿磨耗量,因此油石始终在沟R中心摇动,所以沟R形状不会变畸无芯超精是油石固定在夹具上,并因油石的磨耗是摇动中心不断变化,因此称为无芯超精,就品质来说,由于油石中心的变化直接影响到沟R形状的变化,因此必须经常调整油石固定的位置超精加工基本条件超精加工条件是在设备没有油石整形装置(修整器),在磨削工件的过程中油石表面由锋利逐渐钝化.这时既要保证一定的切削又要保证安定的品质,一次超精加工是轴承磨削工程中最困难的工程,所以必须始终保证稳定的机械加工条件(特别是振动与工件的回转),油石,精研油以及前工程的精度(表面粗糙度,形状)等等油石与超精加工方法为了减少油石的交换频率愈来愈多使用CBN油石,因而产生与使用条件不完全符合和安定性差的问题.氧化铝油石虽然过去的实绩比较安定,但是也有与使用条件不符合的新问题理解CBN油石的与氧化铝油石的加工工艺的不同点是十分重要的氧化铝与CBN加工过程的状态加工前的状态粗加工状态超精加工状态超精完了状态油石表面粗糙度油石表面粗糙度油石表面粗糙度油石表面粗糙度加工表面粗糙度加工表面粗糙度加工表面粗糙度加工表面粗糙度加工表面粗糙度加工表面粗糙度加工表面粗糙度加工表面粗糙度油石表面粗糙度油石表面粗糙度油石表面粗糙度油石表面粗糙度切削加工—磨削切削加工—研磨抛光—光泽磨粒锋利—切削磨粒钝化—研磨抛光—光泽削氧化铝油石加工CBN油石加工油石的消耗油石消耗的条件:氧化铝油石要在5μ以上CBN油石在0.5~1μ的程度比较好为了保证切削能力,氧化铝油石必须消除油石磨粒钝化的状况,形成锋利的切削刃对粗糙的工件表面是依靠油石锋利的磨粒进行磨削,不同的粗糙表面相应有不同的磨削量,钝化的磨粒最终产生超精的效果靠磨粒的粗细和对油石施加压力的大小,对工件进行切削,靠细的磨粒实现抛光磨削量与加工变质层变质层就是拉应力层超精研加工的目的是形成供钢球运转的滚道面和消除影响轴承寿命的,在内/外圈滚道磨削过程中产生的加工表面变质层(使表面脱碳数微米而导致表面硬度降低)在外圈滚道磨削中使用了CBN砂轮,被加工表面产生了由拉应力变为压应力的变化(这就意味着加工表面变质层变得很薄),但是,磨削量基准的减少,虽仍能保持轴承的音响水平在较高的水准,超精工程的品质是否能得以维持,就完全取决于前工程的加工精度磨削量磨削量是根据油石的磨耗状况来决定的当油石磨耗很小时,仅滚道中央部被磨削,沟R尺寸没有变化当油石磨耗变大时,滚道两侧磨削量增大,沟R尺寸大对使用有芯机械的场合随着油石芯高向上的调节,沟R将变大,如果向上调节量过大,则会导致沟R形状变畸现象出现设定适当的磨削量滚道粗糙度:0.3~0.4μRa(1.5~2μMAX)最大变质层:1~3μ范围最大必要磨削量:(2+3)×2=10μ通常管理状态:确保≥8μ沟R尺寸越大,磨削量相应增大磨削量与油石加压的关系根据加工条件的变化来决定(如:油石,加工件表面粗糙度,加工条件,机械振动,切削油等).特别是加工条件,调整状态以外的原因.油石的变化油石粒的结合力,结合剂强度,添加剂的均匀性,组织的均匀性等磨削量加工時間磨粒钝化抛光磨削粗加工時間精加工時間磨削量油石压力发生磨粒异常脱落临界压力就是超过保持油石粒结合力以上的压力,也就是使油石粒脱落的力磨削量不稳定的问题点当研磨到磨粒钝化时,即使加压也没有磨削量异常加压至超越临界压时,促使油石粒脱落,不能磨削抛光滚道表面过于光洁,切削领域就变小,不能磨削即使延长加工时间钝化的磨粒也不能磨削加压和机械振动滚道表面粗糙度的离散度大(表面异常粗糙,砂轮修整后的磨粒伤等)机械振动的变化(发生震动以及修理后振动的减少等)机械振动的影响机械振动造成给油石的附加压力,导致油石的加压离散度大,由于振动的影响使油石叩击滚道表面,造成磨粒出现过早脱落,为此难以形成磨粒钝化因而无法磨出光泽油石的结构为增加超精油石的切削性,要增加油石内的气孔,气孔剂的使用会使切削粉末用意排出,同时,将硫黄放入气孔内,当求削时产生热熔化的硫黄就起到了润滑的作用,从而防止磨粒钝化脱落油石颗粒结合剂气孔揺動油石加圧切削油切削油的油脂成分减少(润滑性变差是导致切削表面粗糙的原因)含有的油脂成分是使油石磨粒与工件表面充当润滑剂,并在支撑与工件之间起润滑作用,如果润滑作用受到破坏,研削过程中产生的研削屑就会熔着在油石表面,并使外径表面产生支撑痕迹油脂成分过多会导致粘度增大,造成工件不能顺利转动应定期确定油脂的成分,确保适当的油脂状况(委托生产厂家)关于主轴转数和油石摇动数的关系球轴承滚道面的精研是通过油石在旋转的滚道面上摇动来实现的,油石粒在滚道面斜向运动形成具有交叉纹理的良好精研表面加工工程磨粒锋利磨削磨粒钝化精研抛光精研加工一定(转速在100m—500m)高速(400—1500cpm)低速(40—150cpm)高压(1.5—2.5kg/cm2))低压(0.5—1.5kg/cm2))主轴回转油石摇动油石加压加工条件例油石的宽度和厚度油石的宽度设定为:滚道宽度+2±18°油石摆动后,油石面不能完全进入沟道中当油石宽度小于设定时,与油石夹间产生松动,容易产生肩伤,同时中心偏差的发生会导致端面磨痕当油石宽度大于设定时,由于油石面两端产生台阶,容易发生磨痕现象根据使用后油石的形状,确认偏心与油石的宽度尺寸油石厚度和沟R及留量的关系厚度过大有在磨削阶段会导致沟R形状变畸,原因是由于接触面积加大(油石粒增多),切削力也增加了在磨削阶段难以达到精磨面要求(油石钝化阶段延迟出现)沟R形状产生变畸,油石过大的部分端心高产生位移厚度过窄时难以磨削,磨粒钝化阶段提早出现外圈时变小摆动中心摆动中心内圈时变大多孔性油石目前大多采用多孔性油石进行超精加工,他的切削性,精加工面,油石磨耗面等特性均表现良好,但当切削条件不良和磨削不能正常进行时会产生磨痕油石的磨耗与加工品质从精研加工的原理来看一定量的油石磨耗是必要的由于精研加工没有对油石进行修整的装置,为了得到重复的自锐作用和安定的加工品质,油石的脱落量至少要有一粒的厚度尺寸3000#的油石约为4~5μ氧化铝油石(DG)的必要的最低磨耗为7~10μ/一个循环,如果磨耗在5μ以下就会造成加工品质的不安定(如磨削量的离散,磨痕现象,光泽等)油石的磨耗与加工品质CBN油石因为在磨削的同时实现光饰,磨耗量很小(价格也很贵),如果能控制在0.3~1μ范围内,就称为稳定的油石,但是由于机械振动等原因的影响,油石消耗大多在2~3μ之间,导致因成本过高而不采用,为了使使用CBN油石的机械安定,要尽量控制靠油石的加压和摆动产生的切削状态所带来的机械振动油石作用面的确认方法油石表面可以在显微镜下观察,仔细观察油石气孔状况,表面有缺陷时是最差状况,有必要进行马上调整作为确认油石加工状态的方法有:磨削量,光泽,磨削残留的状况的确认,一般不观察油石的表面,看油石的表面能判断出是否是安定的加工油石作用面与超精结果正常状态油石气孔堵塞光泽与磨削量均良好过分光亮,磨削量不良光泽不良,过分磨削光泽零散,磨削量不安定表面缺陷未形成油石气孔堵塞油石气孔严重堵塞过分光亮,磨削困难油石与油石卡座的间隙油石与油石卡座的间隙同油石尺寸公差有直接的关系在横向(摆动面方向),尺寸大小在不大于0.3~0.5mm的程度要考虑沟道本身偏心的最大值在±0.5mm左右,如果可以的话在横方向使用O型圈来减少振动间隙过小和端面磨痕过多会发生同样的现象　比油石宽度+0.3~0.5　油石位置与加工品质切削角度A切削角度B过分向内侧,导致光泽很好而磨削量困难过分向前,导致磨削量容易,但光泽欠佳切削角度B切削角度A过分向内侧,导致光泽很好而磨削量困难过分向前,导致磨削量容易,但光泽欠佳油石的磨削角度油石的开发利用CBN油石和金刚油石的混合开发的一种新油石,在一次超精加工中使用有很好效果这是一种利用不同油石粒具有不同的锋利程度,利用CBN切削,金刚石抛光的超精油石在与CBN相同的机械条件下使用,但特别要注意振动的管理超精面粗糙度在0.02μ范围基本成分:CBN4000#--80~95%金刚石6000#--5~20%关于超精加工二不良分析与对应没有光泽1.整体光泽不良没有光泽2.两端不出光泽没有光泽3.中央部不出光泽加工时产生的研磨屑被加工时产生的热量熔解,会熔着在油石表面,叉精研加工中出现油石表面缺陷时,对加工品质影响最大,应认真对应磨痕残留1.发生磨痕残留整体的光泽过度发生磨痕残留现象！磨痕残留2.两端发生磨痕残留现象磨痕残留3.单侧发生磨痕残留现象磨痕残留4.1点状磨痕残留现象的不良状况磨痕残留4.2点状磨痕残留现象对应与原因分析磨痕残留筋条状磨痕残留1.油石粒划伤筋条状磨痕残留2.目测不到的高频不良低频不良1.测定器测出三角以上圆度低频不良2.波纹度仪判断三角以上圆度椭圆1.整体发生椭圆椭圆2.时时发生椭圆沟R尺寸变化1.沟R尺寸变大沟R尺寸变化2.沟R尺寸变小沟R形状发生崩裂现象1.波纹状崩裂现象沟R形状发生崩裂现象2.单侧崩裂现象发生工件停止1.发生工件完全停止发生工件停止2.加工途中发生停止肩伤发生1.连续肩伤发生肩伤发生2.临时发生肩伤发生3.发生在CMR等级中肩伤1.连续发生中肩伤2.时时发生中肩伤3.发生在CMR等级关于超精加工三设备相关梯伦豪斯