几种精密磨削加工

几种精密磨削加工

第一节 精整和光整加工

精整加工是生产中常用的精密加工，它是指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的加工方法，如研磨和沂磨等。光整加工是指不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法，如超级光磨和抛光等。一.研磨

研磨是在精加工基础上用研具和磨料从工件表面磨去一层极薄金属的一种磨料精密加工方法。尺寸公差等级可达IT5～IT3，Ra值可达0.1～0.008μm 。

1．研磨的种类

① 湿研

将液状研磨剂涂敷或连续加注于研具表面，使磨料(W14～W5)在工件与研具间不断地滑动与滚动，从而实现对工件的切削。湿研应用较多。

② 干研

将磨料(W3.5～W0.5)均匀地压嵌在研具表层上，研磨时需在研具表面涂以少量的润滑剂。干研多用于精研。

③ 半干研

所用研磨剂为糊状的研磨膏，粗、精研均可采用。

2．研磨原理

① 微细性： 可对工件进行0.01～0.1μm切削。

② 随机性：工件与研具随机接触,高点相互修整，误差逐步减小，精度同时得到提高。

③ 针对性：可检测工件，有针对性变动研磨位置和掌握研磨时间，保证尺寸和形状精度。

3．研具材料和研磨剂

1) 研具材料

铸铁：研磨淬硬和不淬硬的钢件及铸铁件。

黄铜：研磨各种软金属。

2) 研磨剂

① 磨料：氧化铝、碳化硅、氧化铁、氧化铈等。

② 研磨液：机油、煤油、动物油及油酸、硬脂酸

4．研磨方法

1) 研磨外圆

说明：① 研磨外圆一般在精磨或精车基础上进行。手工研磨外圆可在车床上进行，工件和研具之间涂上研磨剂，工件由车床主轴带动旋转，研具用手扶持作轴向往复移动。

研磨示意图

② 机械研磨外圆在研磨机上进行，一般用于研磨滚珠类零件的外圆。

研磨示意图 研磨示意图

2) 研磨内圆

说明：研磨内圆需在精磨、精铰或精镗之后进行，一般为手工研磨。研具为开口锥套，套在锥

度心轴上研磨剂涂于工件与研具之间，手扶工件作轴向往复移动。研磨一定时间后，向锥度心轴大端方向调整锥套，使之直径胀大，以保持对工件孔壁的压力。

研磨内圆 研磨内圆

3) 研磨平面

说明：研磨平面一般在精磨之后进行。手工研磨平面时，研磨剂涂在研磨平板(研具)上，手持工件作直线往复运动或“8”字形运动。研磨一定时间后，将工件调转90°～180°，以防工件倾斜。对于工件上局部待研的小平面、方孔、窄缝等表面，也可手持研具进行研磨。批量较大的简单零件上的平面亦可在平面研磨机上研磨。

研磨平面 研磨平面 研磨凹槽

5．研磨的工艺特点及应用

① 设备简单，精度要求不高。

② 加工质量可靠。可获得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工面与其他表面之间的位置精度。

③ 可加工各种钢、淬硬钢、铸铁、铜铝及其合金、硬质合金、陶瓷、玻璃及某些塑料制品等。

④ 研磨广泛用于单件小批生产中加工各种高精度型面，并可用于大批大量生产中。

二.珩磨

珩磨是在精镗、精磨或精铰的基础上用珩磨头上的油石条进行孔加工的高效率磨料精密加工方法。尺寸公差等级可达IT6～IT4，Ra值可达0.2～0.025μm 。

1.珩磨方法、珩磨头

珩磨示意图 珩磨加工轨迹

说明：

① 珩磨时，工件安装在珩床工作台上或夹具中，具有若干油石条的珩磨头插入已加工的孔中，由机床主轴带动旋转并作轴向往复运动。油石条以一定压力与孔壁接触，即可切去一层极薄的金属。珩磨头与主轴一般成浮动联接。

② 珩磨头有机械加压式、气压或液压自动调压式数种。图中所示的珩磨头为机械加压式，实际生产中多用液压调压式。

2．珩磨的工艺特点及应用

① 可有效地提高尺寸精度、形状精度和减小Ra值，但不能提

② 可加工铸铁件、淬硬和不淬硬钢件及青铜件等，但不宜加工韧性大的有色金属件。高孔与其他表面的位置精度。

③ 加工孔径范围为φ5～ φ500，深径比可达10。

④ 珩磨广泛用于大批大量生产中加工汽缸孔、油缸筒、阀孔以及多种炮筒等。亦可用于单件小批生产中。

三.超级光磨

1.超级光磨是用装有细磨粒、低硬度油石的磨头，在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。图为超级光磨外圆的示意图。加工时，工件旋转(一般工件圆周线速度为6-30 m/min)，油石以恒力轻压于工件表面，作轴向进给的同时作轴向微小振动(一般振幅为1～6 mm，频率为5～50 Hz)，从而对工件微观不平的表面进行光磨。

加工过程中，在油石和工件之问注人光磨液(一般为煤油加锭子油)，一方面为了冷却、润滑及清除切屑等，另一方而为了形成油膜，以便自动终止切削作用。当油石最初与比较粗糙的工件表面接触时，虽然压力不大，但由于实际接触面积小，压强较大，油石与工件表而之问不能形成完整的油膜,加之切削方向经常变化，油石的自锐作用较好，切削作用较强。随着工件表面被逐渐磨平，以及细微切屑等嵌入油石空隙，使油石表面逐渐平滑，油石与工件接触面积逐逐渐增大，压强逐渐减小，油石和工件表面之间逐渐形成完整的润滑油膜，切削作用逐渐减弱，经过光整抛光阶段，最后便自动停止切削作用。当平滑的油石表面再一次与待加工的工件表面接触时，较粗糙的工件表面将破坏油石表面平滑而完整的油膜，使光磨过程再一次进行。

2.超级光磨的特点及应用超级光磨具有如下特点:

(1)设备简单，操作方便超级光磨可以在专门的机床上进行，也可以在适当改装的通用机床(如卧式车床等)上，利用不太复杂的超级光磨磨头进行。一般情况下，超级光磨设备的自动化程度较高，操作简便，对工人的技术水平要求不高，

(2)加工余量极小 由于油石与工件之间无刚性的运动联系，油石切除金属的能力较弱，只留有3～5μm的加工余量。

(3)生产率较高 因为加工余量极小，加工过程所需时间很短，一般约为30一60s。

(4)表而质量好 由于油石运动轨迹复杂，加工过程是由切削作用过渡到光整抛光，表面粗糙度很小(Ra小于0.012μm)，并具有复杂的交叉网纹，利于储存润滑油，加工后表面的耐磨性较好。但不能提高其尺寸精度和形位精度，零件所要求的精度必须由前道工序保证。

超级光磨的应用也很广泛，如汽车和内燃机零件、轴承、精密量具等小粗糙度表面常用超级光磨作光整加工。它不仅能加工轴类零件的外圆柱面，而且还能加工圆锥向、孔、平面和球面等。

四.抛光

1.加工原理抛光是在高速旋转的抛光轮上涂以磨膏，对工件表面进行光整加工的方法。抛光轮一般是用毛毡、橡胶、皮革、布或压制纸板做成的，磨膏由磨料(氧化铬、氧化铁等)和油酸、软

脂等配制而成。

抛光时，将工件压于高速旋转的抛光轮上，在磨膏介质的作用下，金属表面产生的一层极薄的软膜，可以用比工件材料软的磨料切除，而不会在工件表面留下划痕。加之高速摩擦，使工件表面出现高温，表层材料被挤压而发生塑性流动，这样可填平表面原来的微观不平，获得很光亮的表面(呈镜面状)。

抛光特点及应用抛光具有如下特点:

(1)方法简便而经济 抛光一般不用特殊设一备，工具和加工方法也比较简单，成本低。

(2)容易对曲面进行加工 由于抛光轮是弹性的，能与曲面相吻合，容易实现曲面抛光，便于对模具型腔进行光整加工。

(3)仅能减小表面粗糙度位而不能保持或提高原加工精度 由于抛光轮与工件之间没有刚性的运动联系，抛光轮又有弹性，因此不能保证从工件表面均匀地切除材料，只是去掉前道工序所留下的痕迹，获得光亮的表面。

(4)劳动条件较差 抛光目前多为手工操作、工作繁重，飞溅的磨粒、介质、微屑等污染环境.劳动条件较差。为改善劳动条件，可采用砂带磨床进行抛光.以代替用抛光轮的手工抛光。

抛光主要用于零件表面的装饰加工，或者用抛光消除前迸工序的加工痕迹，以提高零件的疲劳强度.而不是以提高精度为目的。抛光零件表面的类型不限，可以加工外圆、孔、平面及各种成形面等。

为了保证电镀产品的质鼠.必须川抛光进行预加工;一些不锈钢、塑料、玻璃等制品，为得到好的外观质量，也要进行抛光。

综上所述，研磨、珩磨、超级光磨和抛光所起的作用是不同的，抛光仅能提高工件表面的光亮程度，而对工件表面粗糙度的改善并无益处。超级光磨仅能减小工件的表面粗糙度.而不能提高其尺寸和形状精度。研磨和珩磨则不但可以减小工件表面的粗糙度，也可以在一定程度上提高其尺寸和形状精度。

从应用范围来看，研磨、珩磨、超级光磨和抛光都可以用来加工各种各样的表面.但珩磨则主要用于扎的精整加工。

从所用工具和设备来看，抛光最简单，研磨和超级光磨稍复杂，而珩磨则较为复杂。

从生产效率来看，抛光和超级光磨最高，珩磨次之，研磨最低。

实际生产中常根据工件的形状、尺寸和表面的要求，以及批量大小和生产条件等，选用合适的精整或光整加工方法。

五.超精磨加工概述

① 超精加工是利用装在振动头上的细磨粒油石对工件进行微量切削的一种磨料精密加工方法。 ② 超精加工主要是减小Ra 值，可达0.2～0.012μm ，可适当提高形状精度。

③ 超精加工生产率很高，常用于加工曲轴、轧辊、轴承环和某些精密零件的外圆、内圆、平面、沟道表面和球面等。

超精加工外圆的方法

超精加工 超精加工

其它表面超精加工

加工平面 加工轴承沟道加工轴承圆形

沟道 加工球面 上图中，A－－为振幅；φ－－为摆动的摆角；f－－为振动或摆动的频率