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第1章 磨削加工技术概论1

1．1 磨削加工技术发展概况1

1．2 磨削加工方法与分类2

1．3 磨削工艺系统4

1．4 磨削加工技术发展趋势5

1．4．1 磨削理论与工艺研究深入发展5

1．4．2 磨床高速、高精度零部件单元制造技术9

1．4．3 磨削自动化和智能化10

1．4．4 磨削工艺过程监控与检测技术11

1．4．5 磨削加工软件技术11

第2章 磨削原理12

2．1 磨削过程的特点及切屑形成12

2．1．1 磨粒的切削刃形状与分布12

2．1．2 磨削的特点13

2．1．3 磨粒的切削作用与磨削过程14

2．1．4 磨屑的形成16

2．1．5 砂轮的有效磨刃数16

2．2 表征磨削过程的磨削要素18

2．2．1 接触弧长和磨削长度18

2．2．2 磨粒磨削的磨屑厚度22

2．2．3 砂轮的当量直径dse26

2．2．4 磨削比G(Grinding Ratio)27

2．2．5 被磨材料的磨除参数28

2．3 磨削力29

2．3．1 磨削力的意义29

2．3．2 磨削力的理论公式29

2．3．3 磨削力的尺寸效应34

2．3．4 磨削力的测量与经验公式38

2．4 磨削温度44

2．4．1 磨削热的产生与传散45

2．4．2 磨削区温度分布的理论解析45

2．4．3 断续磨削时工件表面层温度解析56

2．4．4 缓进给强力磨削的温度分布特征62

2．4．5 磨削温度的测量64

第3章 磨料磨具及其选择使用70

3．1 普通磨料与磨具70

3．1．1 普通磨具的结构与分类70

3．1．2 磨具用磨料71

3．1．3 磨料的粒度73

3．1．4 磨具的硬度75

3．1．5 磨具结合剂78

3．1．6 磨具的组织79

3．1．7 磨具形状尺寸79

3．1．8 磨具的强度80

3．1．9 磨具的静平衡度80

3．2 普通磨料磨具的选择与使用82

3．2．1 磨料的选择82

3．2．2 磨料粒度选择84

3．2．3 磨具的硬度选择85

3．2．4 结合剂的选择87

3．2．5 磨具组织的选择88

3．2．6 磨具形状和尺寸的选择88

3．2．7 按各种磨削条件选择普通磨具89

3．2．8 按磨料对被磨削材料的适应性来选择磨具90

3．2．9 磨具的安全使用90

3．3 超硬磨料及其磨具95

3．3．1 超硬磨料磨具的加工特点95

3．3．2 金刚石的性质96

3．3．3 超硬磨料立方氮化硼的性能100

3．3．4 超硬磨料磨具的特性100

3．4 超硬磨料磨具特性的选择103

3．4．1 超硬磨料的选择103

3．4．2 超硬磨料的粒度选择103

3．4．3 超硬磨料磨具结合剂的选择104

3．4．4 浓度的选择105

3．4．5 超硬磨料磨具形状和尺寸的选择106

3．4．6 超硬磨料磨具的使用106

3．4．7 超硬磨料磨具的磨削用量选择108

第4章 砂轮的磨损与修整111

4．1 砂轮的堵塞111

4．1．1 砂轮堵塞的形貌111

4．1．2 砂轮堵塞的形成机理112

4．1．3 影响砂轮堵塞的因素分析114

4．2 砂轮的磨损116

4．2．1 砂轮磨损形态与原因116

4．2．2 砂轮磨损的特征121

4．3 砂轮磨损的检测124

4．4 普通磨料砂轮的修整132

4．4．1 普通磨料砂轮的修整方法与工具132

4．4．2 单颗粒金刚石笔修整法133

4．4．3 金刚石滚轮修整133

4．5 超硬磨料砂轮的修整138

4．5．1 超硬磨料砂轮的整形法138

4．5．2 超硬磨料砂轮修锐法140

4．6 超硬磨料磨具修整技术的新进展143

4．6．1 磨削修整法的改进——GC杯形砂轮研磨修整法143

4．6．2 在线电解修整法(ELID)149

4．6．3 简易的双电极在线修锐法153

4．6．4 弹性修整法155

4．6．5 超声波振动修整法158

4．6．6 激光修锐法158

第5章 磨削液160

5．1 磨削液的性能和效果160

5．1．1 磨削液的特性160

5．1．2 磨削液的效果161

5．2 磨削液的种类和组成165

5．2．1 磨削液的种类165

5．2．2 磨削液的组成165

5．3 添加剂的种类和作用167

5．3．1 磨削液中的极压添加剂167

5．3．2 表面活性添加剂168

5．3．3 无机盐类169

5．3．4 磨削液中的添加剂对磨削效果的影响169

5．4 磨削液的供给方法与效果170

第6章 磨削加工表面质量174

6．1 磨削加工表面质量的含义及其对使用性能的影响174

6．1．1 表面质量的含义174

6．1．2 磨削表面粗糙度与磨削加工精度的关系174

6．1．3 表面质量对零件使用性能的影响174

6．2 磨削表面纹理175

6．2．1 磨削表面的创成机理175

6．2．2 磨削表面粗糙度的理论分析176

6．2．3 影响磨削加工表面粗糙度的因素177

6．2．4 磨削加工表面粗糙度的经验公式177

6．3 磨削表面层物理力学性能178

6．3．1 磨削表面层加工硬化层的产生178

6．3．2 磨削表面金相组织变化——磨削烧伤178

6．3．3 表面层残余应力180

6．4 磨削表面完整性参数综合影响及改善措施182

6．4．1 磨削表面缺陷182

6．4．2 磨削表面完整性参数间关系182

6．4．3 改善磨削加工零件表面完整性的措施182

6．5 磨削加工中的振动183

6．5．1 磨削加工中的颤振现象183

6．5．2 强迫颤振184

6．5．3 再生颤振185

第7章 固结磨具磨削工艺187

7．1 外圆磨削187

7．1．1 外圆磨削方式187

7．1．2 数控外圆磨床加工190

7．1．3 外圆磨削的工件装夹190

7．1．4 砂轮的安装191

7．1．5 轴类零件磨削工艺192

7．1．6 台阶轴磨削192

7．1．7 轴类零件的精度检验193

7．1．8 外圆磨削的缺陷及消除方法195

7．2 内圆磨削195

7．2．1 内圆磨削的特点和应用195

7．2．2 内孔的磨削方法196

7．2．3 砂轮的选择和安装198

7．2．4 内孔的精度检验200

7．2．5 内孔磨削时的缺陷及消除方法201

7．3 圆锥面磨削202

7．3．1 圆锥面的磨削方法202

7．3．2 圆锥的精度检验204

7．3．3 圆锥面磨削的缺陷及消除方法205

7．4 平面磨削205

7．4．1 平面磨削方式205

7．4．2 工件装夹206

7．4．3 平行面的磨削206

7．4．4 翘曲平面的磨削207

7．4．5 垂直平面与斜面的磨削207

7．4．6 台阶与直角形槽的磨削208

7．4．7 平面的精度检验208

7．4．8 平面磨削时的缺陷和消除方法208

7．4．9 导轨的磨削209

7．5 无心磨削210

7．5．1 无心磨削基本原理和磨削方法210

7．5．2 无心磨削的力学基础211

7．5．3 工件成圆过程213

7．5．4 导轮曲面形状及修整214

7．5．5 无心磨削质量分析与控制215

7．6 成形磨削217

7．6．1 成形砂轮磨削217

7．6．2 工件轨迹运动磨削法(靠模法)217

7．6．3 展成磨削法217

7．6．4 数控加工方法217

7．7 齿轮磨削218

7．7．1 磨齿加工原理218

7．7．2 磨齿工艺221

7．7．3 磨齿误差产生原因及消除方法223

7．8 螺纹磨削223

7．8．1 螺纹磨削特点和类型223

7．8．2 螺纹磨削工艺要点224

7．8．3 螺纹磨削砂轮选择225

7．8．4 单线砂轮磨削用量226

7．8．5 淬硬梯形螺纹长丝杠和滚珠丝杠磨削226

7．8．6 内螺纹磨削229

7．9 花键轴磨削231

7．9．1 磨削矩形花键轴的方法231

7．9．2 花键轴磨削时砂轮选择232

7．9．3 花键轴磨削时的注意事项233

第8章 高效及超精密磨削234

8．1 高速磨削234

8．1．1 高速磨削原理234

8．1．2 高速磨削砂轮237

8．2 缓进给磨削239

8．2．1 缓进给磨削机理239

8．2．2 砂轮与工件接触弧长度及接触时间239

8．2．3 磨削力240

8．2．4 磨削温度241

8．2．5 砂轮磨损241

8．2．6 表面完整性241

8．2．7 缓进给磨削中温升控制242

8．2．8 缓进给磨削过程中砂轮连续修整242

8．3 高效深切磨削(HEDG)243

8．3．1 高效深切磨削原理244

8．3．2 HEDG的磨削力246

8．3．3 HEDG对机床的要求247

8．4 精密、高精密和超精密磨削工艺247

8．4．1 概述247

8．4．2 精密、高精密和超精密磨削磨料磨具248

8．4．3 精密、高精密和超精密磨削工艺参数250

8．4．4 精密、高精密和超精密磨削修整用量251

8．4．5 精密、高精密和超精密磨削对机床、环境要求251

8．5 镜面磨削加工工艺252

8．6 电解磨削253

8．6．1 电解磨削的原理253

8．6．2 导电磨轮254

8．6．3 电解液256

8．6．4 电解磨削工艺256

8．7 ELID镜面磨削法258

8．7．1 平形砂轮的ELID镜面磨削系统258

8．7．2 CIFB杯形砂轮外圆镜面磨削258

8．8 其他高效磨削工艺简介259

8．8．1 快速短行程磨削259

8．8．2 大气孔宽砂轮磨削工艺259

8．8．3 多砂轮磨削工艺260

8．8．4 恒压力(定力)磨削工艺260

8．8．5 冷风磨削工艺261

8．8．6 单点磨削工艺262

8．8．7 高速重负荷磨削工艺262

第9章 涂附磨具磨削工艺技术263

9．1 涂附磨具磨削加工工艺概述263

9．1．1 涂附磨具定义、构成及分类263

9．1．2 涂附磨具制造263

9．1．3 砂带264

9．1．4 涂附磨具加工应用范围264

9．2 砂带磨削265

9．2．1 砂带磨削机理与特点265

9．2．2 砂带磨削方式266

9．2．3 接触轮材料、形状、硬度选择267

9．2．4 张紧与调偏机构269

9．2．5 砂带磨削工艺参数269

9．2．6 砂带磨床275

9．2．7 砂带磨削加工实例277

9．3 超精密砂带磨削280

9．3．1 砂带280

9．3．2 超精密砂带磨削方式280

9．3．3 超声波砂带磨削运动与机理281

9．4 强力砂带磨削282

9．5 其他形状的涂附磨具与应用283

9．5．1 张页式涂附磨具283

9．5．2 卷状涂附磨具283

9．5．3 圆筒状卷绕砂布带283

9．5．4 砂盘283

9．5．5 方形砂片和十字形砂片283

9．5．6 砂布页轮283

9．6 砂带堵塞与磨损284

9．6．1 砂带堵塞284

9．6．2 砂带磨损286

第10章 精整加工技术287

10．1 概述287

10．1．1 精整加工的范畴及特点287

10．1．2 精整加工机理287

10．2 超精加工287

10．2．1 超精加工机理和特点288

10．2．2 超精加工方式289

10．2．3 超精加工工艺参数290

10．2．4 超精加工头和超精加工油石291

10．2．5 无心外圆超精加工291

10．2．6 轮式超精磨293

10．2．7 超精加工机运动方式294

10．3 普通珩磨296

10．3．1 珩磨加工特点及原理297

10．3．2 珩磨油石299

10．3．3 珩磨头的结构形式300

10．3．4 平顶珩磨头303

10．3．5 珩磨头结构设计306

10．3．6 珩磨夹具308

10．3．7 珩磨用量309

10．4 超声波振动珩磨312

10．4．1 超声波振动加工的工艺效果313

10．4．2 超声波振动珩磨的磨削机理314

10．4．3 超声波振动珩磨装置结构320

10．4．4 超声波振动珩磨装置的设计要点322

10．5 超声波振动珩磨声学系统的局部共振设计原理329

10．5．1 超声波振动珩磨声学系统的局部共振现象试验329

10．5．2 油石座的长度参数变化对节点位置的影响331

10．5．3 超声波振动珩磨系统的局部共振机理332

10．5．4 超声波振动珩磨油石的等效硬度特性336

第11章 游离磨粒加工技术339

11．1 概述339

11．1．1 游离磨粒加工机理339

11．1．2 超精密研磨及超精密抛光加工环境341

11．1．3 游离磨粒加工特点342

11．2 研磨342

11．2．1 研磨原理及过程343

11．2．2 研磨加工特点344

11．2．3 手工研磨与机械研磨345

11．2．4 研磨工具345

11．2．5 研磨剂349

11．2．6 研磨运动轨迹352

11．2．7 研磨工艺参数356

11．2．8 研磨加工的应用359

11．2．9 研磨机364

11．3 研磨新工艺366

11．3．1 动压浮起平面研磨366

11．3．2 液中研抛367

11．3．3 液体结合剂砂轮研磨367

11．3．4 磨粒胶片带研磨368

11．3．5 振动砂带研抛369

11．4 超精研抛369

11．4．1 超精研抛加工原理369

11．4．2 超精研抛特性及研抛加工特点369

11．4．3 超精研抛的四个阶段370

11．4．4 超精研抛轨迹方程371

11．4．5 超精研抛区表与最佳研抛轨迹的选择373

11．5 磁性研磨与电徒动研磨374

11．5．1 磁性研磨374

11．5．2 电场电徒动研磨(Migration Polishing)380

11．6 磨粒喷射加工与磨料流动加工380

11．6．1 磨粒喷射加工380

11．6．2 磨料流动加工382

11．7 抛光(Polishing)384

11．7．1 抛光方式385

11．7．2 抛光机理385

11．7．3 抛光剂386

11．7．4 浮动抛光(Float Polishing)387

11．7．5 修饰加工389

11．7．6 端面非接触镜面抛光389

11．7．7 “8”字流动抛光389

11．7．8 刷光表面光整加工389

11．8 复合抛光工艺391

11．8．1 机械化学抛光(Progressive Mechanical And Chemical Polishing：P-MAC)391

11．8．2 水合抛光(Hydration Polishing)392

11．8．3 胶质硅抛光392

11．8．4 非接触化学抛光392

11．9 硬脆材料的抛光393

11．9．1 陶瓷的金刚石微粉抛光393

11．9．2 硅片的机械化学复合抛光395

11．10 弹性发射(EEM)加工396

11．10．1 EEM概念与加工原理396

11．10．2 EEM加工装置及NC控制396

11．10．3 EEM加工结果398

第12章 硬脆材料与难加工材料磨削399

12．1 工程陶瓷磨削399

12．1．1 工程陶瓷的种类及材料特性399

12．1．2 工程陶瓷磨削机理400

12．1．3 工程陶瓷定压力磨削及定切深磨削特性406

12．1．4 加工条件对磨削特性的影响407

12．1．5 工程陶瓷的镜面磨削409

12．1．6 加工表面变质层的评价411

12．1．7 工程陶瓷的复合加工413

12．1．8 超声波振动磨削工程陶瓷413

12．2 玻璃的磨削414

12．2．1 熔融石英玻璃的磨削414

12．2．2 光学玻璃磨削414

12．3 石材的磨削加工414

12．3．1 大理石磨削表面形成机理414

12．3．2 花岗石的磨削加工417

12．3．3 蛇纹石的抛光418

12．4 钛合金磨削418

12．4．1 钛合金性能及磨削特点418

12．4．2 钛合金磨削特性419

12．4．3 磨削用量421

12．5 高温合金磨削421

12．5．1 高温合金的种类及物理力学性能421

12．5．2 高温合金磨削特点422

12．5．3 砂轮选择422

12．5．4 磨削用量422

12．5．5 DZ4高温合金磨削工艺优化422

12．6 不锈钢磨削425

12．6．1 不锈钢的种类及物理力学特性425

12．6．2 不锈钢磨削加工特点426

12．6．3 砂轮选择427

12．6．4 磨削用量427

第13章 磨削工艺中的新技术428

13．1 数控磨削工艺428

13．1．1 数控磨床及磨削加工中心磨削加工特点428

13．1．2 数控加工工艺设计430

13．1．3 数控磨削用量432

13．1．4 数控工艺创成过程432

13．2 磨削数据库433

13．2．1 磨削数据库的系统目标433

13．2．2 磨削数据库的开发策略433

13．2．3 磨削数据库系统结构434

13．2．4 磨削工艺生成模块435

13．2．5 设计文档436

13．3 磨削加工的计算机仿真438

13．3．1 系统仿真的概念438

13．3．2 磨削加工仿真流程总图438

13．3．3 磨削仿真数据输入流程图439

13．3．4 磨削模型439

13．3．5 输出流程图443

13．3．6 细长轴(筒)磨削过程中受力变形计算机仿真443

13．3．7 纳米磨削过程中分子动力学计算机仿真试验446

13．4 磨削加工的专家系统450

13．4．1 机械系统的特征451

13．4．2 专家型自律机械系统的基本概念451

13．4．3 对象问题的设定和系统的适用范围452

13．4．4 磨削加工准备工序系统框图452

第14章 数控磨床453

14．1 数控磨床453

14．1．1 概述453

14．1．2 MK1320型数控外圆磨床454

14．1．3 MK6030型数控工具磨床459

14．1．4 数控坐标磨床465

14．2 磨削加工中心(GC)简介468

14．2．1 磨削加工中心(GC)的定义及分类468

14．2．2 磨削加工中心的优点与特点468

14．2．3 支撑GC高度化的技术469

14．2．4 GC32型磨削加工中心简介469

14．2．5 GC在陶瓷加工中的应用470

14．2．6 车削—磨削(L—G)复合加工中心472

14．3 典型数控系统472

14．4 CNC系统的软件475

14．4．1 中断型结构型CNC软件总体结构475

14．4．2 输入数据的处理476

14．4．3 进给速度的控制478

14．5 数控磨床伺服系统479

14．5．1 直流主轴驱动系统480

14．5．2 交流主轴电动机伺服系统480

14．5．3 进给伺服系统482

14．6 数控磨床检测元件485

14．6．1 脉冲编码器485

14．6．2 光栅485

14．6．3 磁栅(R)486

14．7 数控加工程序编制基础知识487

14．7．1 程序编制的基本概念487

14．7．2 程序编制内容和方法490

14．7．3 程序编制方法493

14．7．4 自动程序编制494

14．8 磨床夹具495

第15章 磨削中的精密测量技术496

15．1 磨削中典型物理量的精密测量方法与仪器496

15．1．1 常用硬度测量方法496

15．1．2 磨削表面层显微硬度的测量方法499

15．1．3 磨削烧伤的判别与检测500

15．1．4 磨削残余应力的检测507

15．2 精密磨削表面的典型测量系统简介510

15．2．1 双频激光外差干涉仪及应用510

15．2．2 圆度仪及圆度测量516

15．2．3 三坐标测量机517

15．2．4 激光测量技术522

15．2．5 气动量仪测量技术525

15．3 纳米表面测量技术529

15．3．1 纳米级测量方法简介529

15．3．2 Fabry-Perot标准具的测量技术529

15．3．3 X射线干涉测量技术530

15．3．4 扫描隧道显微测量技术530

15．3．5 微观表面形貌的扫描探针测量和其他扫描测量技术535

参考文献537