研磨工艺及应用

南京航空航天大学机电学院052系
概述-光整加工表面质量
外 表 面 层 表 面 层
污染层 吸附气体层 氧化层 吸附层
内 表 面 层
微变形层 严重变形层
金属基体 加工后金属表面层组成示意图
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概述-光整加工表面质量
B、表面质量的含义 在机械加工中用“表面质量”来评价由一种或 几种加工、处理方法获得的工件表面层几何的 、物理的、化学的或其它工程性能的状况与工 件技术要求的符合程度。
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研磨加工技术

研磨（Lapping）是历 史悠久、应用广泛而又在 不断发展的加工方法。
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研磨加工技术
工件经研磨后，能获得很低的表面粗糙度和很
高的尺寸精度、几何形状精度和一定的位置精 度。但要获得高的研磨加工精度，一般均应先 采用其它加工方法得到较高的预加工精度。否 则，研磨效率较低。
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概述-光整加工分类
改善工件表面层应力状态，形成抗疲劳破坏的
均匀压应力值（一般比原值增大50％以上）。 改善工件表面层金相组织状态，提高表面显微 硬度。 提高工件清洁度，完成传动件的初期磨损，改 善整机部分性能指标，缩短整机磨合期40％以 上。 降低工艺成本，减轻工人劳动强度，提高生产 效率，无污染，便于机械化和自动化生产。
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概述-光整加工表面质量
2、工件表面质量的评价 美国金属切削研究协会的M.Filed和J.Kahles 于1964年提出了“表面完整性”的概念，并 将其定义为：由于受控制的加工方法的影响， 导致成品的表面状态或性能没有任何损伤，甚 至有所加强的结果。
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工，如光整磨削、研磨、珩磨和抛光等。
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概述-光整加工分类
以改善工件表面物理力学性能为主要目的的光
整加工，如滚压、喷丸强化、金刚石压光和挤 孔等。
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概述-光整加工分类
以去除毛刺飞边、棱边倒圆等为主要目的的光
整加工，如喷砂、高温爆炸、滚磨、动力刷加 工等。
法在获得一定形状和尺寸精度的同时， 也相应得到一定的表面质量。
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概述-光整加工分类
1、光整加工定义
旨在提高工件表面质
量的各种加工方法、 加工技术统称为表面 光整加工技术，简称 光整加工
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概述-光整加工分类
2、光整加工分类
以降低工件表面粗糙度值为主要目的的光整加
铝轮表面喷砂处理前后对照（轮毂专用喷砂机、喷丸机）
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概述-光整加工分类
铸件喷砂、喷丸清洗前后（压送式箱式喷砂机、喷丸机）
汽车配件喷砂、喷丸清洗前后（箱式喷砂机、喷丸机）
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概述-光整加工分类
光整磨削 超精研 珩磨 砂带抛光 非自由磨具 弹性轮抛光 动力刷加工 无削光整加工 机械法 研磨 滚磨 磁性研磨 自由磨具 挤压珩磨 液、气体喷射 喷丸强化 电化学抛光 化学心轴抛光 化学和电化学法 电化学振动光蚀 电解研磨 超声波加工 热能作用
概述-光整加工表面质量
表面完整性是从加工表面的几何纹理状态和表
面受扰材料区的物理、化学、力学性能变化两 方面来评价和控制表面质量。
其评价指标可归纳为五类：
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概述-光整加工表面质量
表面的纹理形貌。包括表面粗糙度、表面波纹度
和表面纹理方向。 表面缺陷。包括加工毛刺、飞边、宏观裂纹、表 面撕裂和皱折等缺陷， 微观组织和表面冶金学、化学特性。包括金相组 织、微观裂纹和表层化学性能。 表面力学性能。包括加工硬化的程度和深度、残 余应力的大小、方向及分布情况。 表面的其它工程技术持性。包括电学性能变化、 光学性能变化。
光整加工
表面光整加工技术以获得高质量的表
面为目的 通常作为机械加工的最终加工工序
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光整加工
表面光整加工技术可以分为两大类
基于表面形变的光整加工
基于微量去除的光整加工 研磨加工、珩磨加工、抛光加工
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概述-光整加工分类
工件表面的加工方法很多，每种加工方
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概述-光整加工表面质量
机械加工表面
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概述-光整加工表面质量
A、表面层的特性 机械加工后在工件表面上形成了很薄的表面层， 其特性与内部基体特性有很大区别。
GCr15轴承钢(62HRC)的原始组织
已加工表面白层的微观结构
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滚压 金刚石压光 挤压
表面光整加工
激光加工 热电阻丝加工 高温去毛刺
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概述-光整加工分类
3、光整加工特点
光整加工的加工余量小，原则上只是前道工序公
差带宽度的几分之一。 光整加工所用机床设备不需要很精确的成形运动 ，但磨具与工件之间的相对运动应尽量复杂。 光整加工时，磨具相对于工件的定位基准没有确 定的位置，一般不能修正加工表面的形状和位置 误差，其精度要靠先行工序来保证。 有效地清除铸件、锻件和热处理件表面的残渣、 杂质及氧化皮。
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概述-光整加工表面质量
1、工件表面质量 工件的表面质量是评价工件质量的一个重要指 标，它对工件的使用性能，尤其是对高速、高 温和高压条件下工作工件的可靠性有很大的影 响。
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概述-光整加工表面质量
工件的表面可按照它的形成方法分为两大类： 毛坯表面
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概述-光整加工表面质量
表面质量的主要内容分为以下两个方面： 加工表面的几何特征
材质：金属（齿轮元件）
去毛刺前
去毛刺后
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概述-光整加工表面质量
加工表面层材料的性能 反映表面层的塑性变形与加工硬化、表面层的 残余应力及其金相组织变化等方面的物理力学 性能； 反映表面锈蚀、光学性能等方面要求的其它特 殊性能。