镜面加工工艺探讨

镜面加工工艺

摘要：通过对镜面加工工艺的探讨和磨床的介绍，使得我们清楚研磨和抛光的工艺要求，以及工艺的特点原理。同时随时代的发展前进，对于现在的镜面加工要求也越来越高，应用也越来越广泛，尤其是在精密抛光与研磨的工艺要求上，这是直接影响到产品的好坏和企业的知名度。在现代的微电子、光学领域时代，作为一名从事机械专业的人士更应该深入了解精密研磨与抛光工艺。

关键词：镜面精密工艺磨床研磨抛光

引言：在精密与超精密加工技术中，模具抛光技术是模具表面工程中的重要组成部分，是模具制造过程中后处理的重要工艺。随着镜面注塑模具在生产中的大规模应用，模具抛光技术就成为模具生产的关键问题。模具表面抛光不单受抛光设备和工艺技术的影响，还受模具材料镜面度的影响，这一点还没有引起足够的重视，抛光本身受模具材料的制约。镜面模具材料在冶炼时要求采用真空脱气、氩气保护铸锭、垂直连铸连轧、柔锻等一系列先进工艺，使镜面模具钢具内部缺陷少、杂质粒度细、弥散程度高、金属晶粒度细、均匀度好等一系列优点，以达到抛光至镜面的模具钢的要求。

一、镜面研磨抛光技术在社会中的应用

在现代的许多领域中，都以各种各样的形式应用到人们的生活中。无论是医学领域，还是军事领域，或者是教学领域等等，都普遍应用到镜面研磨和抛光技术。只要你稍稍留意你身边的产品，就会发现镜面研磨技术的无处不在，如手机的液晶显示屏，眼镜的镜片，还有数码相机的镜头……都需要高要求的镜面研磨技术。而生产这些产品的模具要求也很高，在国内一般厂的技术是赶不上的，如傻瓜相机镜头注塑模、CD、VCD光盘及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依赖进口。模具网CEO、国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉指出，模具表面抛光不单受抛光设备和工艺技术的影响，还受模具材料镜面度的影响，这一点还没有引起足够的重视，也就是说，抛光本身受模具材料的制约。例如，用45#碳素钢做注塑模时，抛光至Ra0.2μm时，肉眼可见明显的缺陷，继续抛下去只能增加光亮度，而粗糙度已无望改善，故目前国内在镜面模具生产中往往采用进口模具材料，如瑞典的一胜百136、日本大同的PD555等都能获得满意的镜面度。

所以至今为止广泛应用的镜面技术，还是存在有比较多的问题，提升的空间很大，主要体现在设备的精度和加工材料这两个方面。

二、镜面研磨技术的发展

研磨技术的发展是随着磨床的发展而发展的，所以在早期的磨床的精度就代表了当时研磨技术的精度。早在十八世纪30年代，英国、德国和美国分别研制出使用天然磨料砂轮的磨床。这些磨床是在当时现成的机床如车床、刨床等上面加装磨头改制而成的，它们结构简单，刚度低，磨削时易产生振动，要求操作工人要有很高的技艺才能磨出精密的工件。虽然是这样，但相比于现代的研磨精度还差比较远，但是的研磨技术只是用在自行车、缝纫机和枪械等零件淬硬后的加工。

到了十九世纪末，在巴黎博览会展出的美国布朗-夏普公司制造的万能外圆磨床，是首次具有现代磨床基本特征的机械。它的工件头架和尾座安装在往复移动的工作台上，箱形床身提高了机床刚度，并带有内圆磨削附件，随后就诞生了复移动的平面磨床。这时候的磨床灵活性不强，而且加工面限制比较大且精度不高。

在二十世纪初，人造磨料的发展和液压传动的应用，对磨床的发展有很大的推动作用。随着近代工业特别是汽车工业的发展，各种不同类型的磨床相继问世。例如先后研制出加工气缸体的行星内圆磨床、曲轴磨床、凸轮轴磨床和带电磁吸盘的活塞环磨床等。

自动测量装置于1908年开始应用到磨床上。到了1920年前后，无心磨床、双端面磨床、轧辊磨床、导轨磨床，珩磨机和超精加工机床等相继制成使用；50年代又出现了可作镜面磨削的高精度外圆磨床；60年代末又出现了砂轮线速度达60～80米/秒的高速磨床和大切深、缓进给磨削平面磨床；70年代，采用微处理机的数字控制和适应控制等技术在磨床上得到了广泛的应用，研磨技术也进入了微米时代。

三、几种镜面的研磨技术

研磨方法一般可分为湿研、干研和半干研。以下是几种超精密研磨技术：

1.弹性发射加工（EEM技术）

这种技术是采用浸液的工作方式，使得粉末粒子作用在工件的表面，并于工件表面的第一层院子发生牢固的结合。而第一层与第二层原子相互分离，实现原子单位的极微小量的弹性破坏，达到材料的表面纳米去除加工。这种精密研磨加工技术已经广泛应用于半导体材料的加工，加工之后工件表面层无塑性变形，而且不产生晶格。

2.电解磁力研磨

电解磁力研磨时在磨料中加入一定比例的电解液，把工件放置在磁极间，在磁场力的作用下，并由磁性磨料形成如刷子一样的研磨刷，以一定的压力向工件表面，在机床主轴的带动下磨料和工件产生相对运动。同时在外加电场的作用下，工件的表面将发生电化学反应，工件表面凸凹不平的凸出部位被迅速溶解，使得工件的表面迅速整平。优点：表面可形成更具有耐蚀性的透明固体盐膜缺点：抛光要求度不高，需要加热使用，电解液有危害，综合成本高。

3.精密砂带研磨

.精密砂带研磨是采用微细磨料砂带，以磨料振动冲击滑擦工件表面的一种复合式微细加工，适用于各种曲面的研磨。砂带磨削几乎能加工所有工程材料,从一般家庭生活到工业生产各个领域无所不用。作为新型涂附磨削工艺,砂带磨削技术已经被当作与砂轮磨削同等重要不可缺少加工方法。综观近几年来国内外各类机床及工具展览会情况，结合砂带磨削国内外各行业应用状况，可以看出砂带磨削技术制造业发挥着越来越重要作用，更有着广泛应用及发展前景。

4.超声波研磨

超声振动工具头的端面和工件表面保持固定的间隙δ，并在其间充以微细磨料工作液，当超声振动工具以定的频率振动时，带动微细磨料冲击工件表面，从而对工件表面进行研磨。当工作台作平面运动或曲面运动，即可对整个工件表面进行加工。

超声研磨时，大量的磨料以与超声振动相同的频率、脉动式的冲击被加工表面，除去或改造工件表面原有的损伤层，并在其下面构成新的损伤层(即表面加工层)。如果工艺参数(如超声发生器的功率，磨料的硬度、粒度，磨液浓度，间隙等)选择恰当，则可使新生成的损伤层更薄、更均匀，从而获得较佳的表面质量，实现超精密加工，理想的状祝是获得接近无损伤的表面。现有的各种以机械加工为主的研磨方法，则是以磨粒在工件表面的滚压和摩擦为主要的加工手段。由此可知，超声研磨和超声波加工及现有研磨方法有着本质的区别，是一种新的超精密研磨方法。

四、镜面的抛光技术

在模具领域中，抛光工艺是很重要的因素，采用合理的抛光工艺，就能够达到产品的预期效果。但是如果抛光工艺不合理，那么用再好的技术和再好的材料，对于加工的产品还是无补于事的。