(完整版)表面磨光和抛光

抛光工具。
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2）“针孔状”问题 由于工件材料内含有杂质，抛光时这些杂质从
金属组织中脱离出来，形成针状小坑。 解决方法是避免用含氧化物抛光膏进行机械抛
光，控制好抛光时间，换用优质钢材。
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11、研磨膏的配制 配制研磨膏时，首先要确定其用途，并分清粗
太长，小了不能保证质量要求。一般余量为0.005 ~ 0.05mm ， 根据具体情况，有时还可以留在公差以内。可参考下表：
加工表面类型 预加工形 式
平面
精磨 刮研
外圆
精磨 精车
预留研磨量(mm)
0.003 ~ 0.015 0,02 ~ 0.03 0.005 ~ 0.03 0.02 ~ 0.035
内孔
油稀释。
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8、研磨抛光工具 1）研具材料 研磨抛光中直接于工件表面接触的研磨抛光工具
称为研具。 一般情况下，研具的硬度稍为比工件要软一些。 研具材料很多，有低碳钢、灰口铸铁、黄铜、紫
铜、硬木、塑料、皮革和毛毡等。
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灰口铸铁中含有石墨，耐磨性和润滑性很好， 研磨的效果很好，常用于淬火钢、硬质合金和铸铁 材料的研磨，特别是精研磨；
作用的结果。其参加作用的因素有：
▲微切割
▲微滚压
▲犁
▲刨
▲冷焊
▲局部退火
▲微碰撞
▲破碎
▲塑性变形
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不同的材料，各因素的作用效率也不同。 为了增加作用效率和效果，一般还要辅以不同 性能的添加剂,使之产生相应的化学作用。
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2、研磨的过程中的各种主要作用 1）微切削作用
磨料在压力的作用下，在研具和工件表面之间滚动， 以锋利的棱角进行微切削加工。 2）挤压塑性变形的作用
粒度，精加工选较小粒度。
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磨料的种类很多，常用的磨料和适用范围如下：
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磨料的粒度常用筛分法和显微镜分析法来确定。
筛分法：
筛网相邻孔距表示，称为号数，适用于4号－240
号。号数愈大表示颗粒愈小。
显微镜分析法：
测量颗粒大小，用W×表示，号数愈大表示颗粒
愈大。
一般我们把粒度小于100的称为磨粒，100－240
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7、研磨抛光剂
是由磨料和研磨抛光液（或膏）均匀混合而成。
1）磨料
在机械式研磨抛光中，磨料对工件表面进行微切
削和挤压作用，决定了加工的质量。
根据工件表面的软硬、表面粗糙度要求，选择合
适的磨料是必须做的工作。
磨料的粒度选择要根据工件研磨抛光前的粗糙度
和研磨抛光后的质量要求来确定，一般粗加工选较大
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金属表面抛光加工的本 质是表面选择性微量去除加 工
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研磨
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1. 研磨的机理 研磨是机械抛光中一种常用手段，它是微小
的多刃加工的生产过程。是对被加工表面进行微量 精密加工的加工方法。
执行工具是磨粒（粉），而磨粒是按粗、中、 细用硬脂、植物油、油酸、凡士林等通过一套制作 工艺，将磨粒配制成研磨膏，起到切削和润滑作用。
光后的凸部而得到平滑面的抛光方法。 利用该技术可以达到Ra0.008μm的表面粗糙度，是
各种抛光方法中最高的。光学镜片模具常采用这种方 法。
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2、化学抛光 化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的
部分较凹部分优先溶解，从而得到平滑面。这种方法 的主要优点是不需复杂设备，可以抛光形状复杂的工 件，可以同时抛光很多工件，效率高。化学抛光的核 心问题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度 一般为数10μm。
制，工作条件好。采用合适的磨料，表面粗糙度可以 达到Ra0.1μm。
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机械磨光与抛光的概念
机械磨光与机械抛光两者虽然都可以降低表面 粗糙度，但机械磨光它包括尺寸公差、形状公差和 位置公差，它在降低粗糙度的同时必须保证被磨削 面的尺寸公差、形状公差和位置公差。
抛光就不同于磨光，它只是提高表面光洁度， 而公差则得不到可靠保证，它的光亮度比磨光更高 更亮。机械抛光的常用手段是研磨。
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研磨工具与工件之间的相对运动相当复杂，而 游动磨粒在它们之间的运动向行星一样更加复杂。 每一颗磨粒都不会在工件表面重复原来的运动轨迹， 这样就能均匀地去掉工件表面的波峰，从而提高工 件表面的粗糙度和精度。
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机械抛光加工的机理
机械抛光加工的机理很复杂，是多方面因素共同
机械零件的表面磨光 与抛光
孙铭
为什么要对机械零件进 行表面加工？
目的不同表面处理的工 艺方法也会不同。
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1、以获得零件精度为目的的表面加工方法
对于有配合要求的零件，对精度（包括尺寸精 度、形状精度甚至包括位置精度）要求通常都比 较高，而精度和表面粗糙度是关联的，获得精度 必须达到相应的粗糙度。
精磨 精车 铰孔 垳孔
0.005 ~ 0.02 0.02 ~ 0.04 0.02 ~ 0.05 0.01 ~ 0.03
备注
1)工件尺寸取较小
值
2）预加工精度高
取较小值
3）形状复杂，精
度要求较高的取较
大值
4）研磨铸铁较研
磨钢件取较大值
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2）研磨抛光阶段和轨迹 研磨抛光工艺一般分为粗研磨－细研磨－精研
钝化的磨粒对加工表面进行滚压运动，挤压表面粗 糙的凸峰，使其平坦、光滑，对表面产生挤压的塑性变 形，还有加工硬化使表面强化的作用。 3）化学作用
研磨剂与表面产生化学作用，生成氧化膜，又不 断被磨削从而提高研磨的效率。
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3、研磨的特点 1）尺寸精度高：加工热量少，表面精度稳定，尺寸 精度可达0.025μm。 2）形状精度高：球体圆度可达0.025μm,圆柱体圆柱 度可达0.1μm。 3）表面粗糙度低：粗糙度可达0.1μm。 4）表面耐磨性提高：摩擦系数减少，接触面增大和 加工硬化都使耐磨性提高。 5）抗疲劳强度提高：研磨使表面产生残余压应力， 提高了表面的抗疲劳强度。
例如：精度IT6一般要求对应的粗糙度Ra0.8。
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常用机械手段： 1）车削或铣削 2）精镗 3）精磨 4）研磨
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2、以获得表面机械特性为目的的表面加工方
法
1）获得耐磨性
常用方法
（1）淬火或渗碳/淬火（渗氮）后磨削
（2）镀硬铬后磨削加抛光
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2）获得良好的表面应力状态 常用方法 调制处理加磨削 表面热处理加磨削 表面滚压或喷丸后精磨
平面研磨
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9、研磨抛光的工艺过程 1）研磨抛光的余量确定
取决于零件的尺寸、原始表面粗糙度和最终精度 要求，一般抛光的余量只要能去除加工痕迹和变质层 就可以。零件公差较大时就去公差范围内的余量。
研磨轨迹可以往复、交叉但不能重复。
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由于研磨是精加工工序，余量必须留得适中，大了研磨时间
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常用的抛光液如下：
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3）研磨抛光膏
研磨抛光膏是一种膏状混合物，一般分为硬和软
两种。
在硬的研磨膏中磨料主要是氧化铝、碳化硅和金
刚石等，粒度微200、240、W40等磨粉或微粉，磨粒
的硬度大于工件的硬度。
软的研磨膏中主要含有氧化铝、氧化铁和氧化铬
等粒度为W20以下的微粉。研磨膏一般可用煤油和汽
磨－抛光4个阶段，磨料有粗到细，每次更换都必 须清洗研具和工件
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10、影响抛光质量因素
1）“橘子皮”问题
抛光时压力过大、抛光时间过长，抛光工件材质
较软时易出现在抛光表面出现橘子皮状纹路。
主要原因抛光表面压力过大，导致表面产生微小的
塑性变形。
解决方法是对工件表面进行硬化处理或采用较软质
用于粗研和半精研。 （2）干研磨： 将磨料均匀压入研具表面中，一
定压力研磨，一般用于精研加工。 （3）半干研磨： 糊状研磨膏，用于粗、精研磨
都可以。
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5、机械研磨抛光的加工要素
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6、需要控制的研磨工艺参数 ● 研磨运动轨迹 ● 研磨压力 ● 研磨速度 ● 研磨余量 ● 研磨时间 ● 环境温度
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4、超声波抛光
将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中，
依靠超声波的振荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光。
超声波加工宏观力小，不会引起工件变形，但工装制作
和安装较困难。
超声波加工可以与化学或电化学方法结合。在溶液
腐蚀、电解的基础上，再施加超声波振动搅拌溶液，使
工件表面溶解产物脱离，表面附近的腐蚀或电Байду номын сангаас质均匀；
超声波在液体中的空化作用还能够抑制腐蚀过程，利于
表面光亮化。
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5、流体抛光 流体抛光是依靠高速流动的液体及其携带的磨粒；
中刷工件表面达到抛光的目的。 常用方法有：磨料喷射加工、液体喷射加工、流
体动力研磨等。
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6、磁研磨抛光 磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨
料刷，对工件磨削加工。 这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控
低碳钢一般用于小孔的研磨； 铜用于研磨余量较大的情况，效率高但光泽差， 适合粗研磨的加工； 其它软性材料的研具主要用于抛光为主的精研 磨。
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2）研具 （1） 油石： 常用于粗研磨，是磨料压制烧结而成 ，分粗、中、细。根据根据表面粗糙度要求选择。 （2） 研磨平板： 灰口铸铁做成。 （3） 研磨环： 用于车床上对外园的研磨，分固定 式和可调式。
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零件的光整加工的概念
光整加工是精加工后，在工件上不切除或只 切除极薄的材料层，以降低表面粗糙度，增加表 面光泽和强化其表面为主要目的而进行的研磨和 抛光加工（简称研抛）。
零件表面的精度和粗糙度对其寿命和质量有 很大的影响，电火花加工留下的变质层、磨削加 工留下的微裂纹等都会影响零件的使用寿命。
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3、以获得表面化学特性为目的的加工方法 常用方法
电镀加抛光
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金属表面抛光技术是表面技术及工程学科领域中 的重要组成部分，在工业生产过程中得到广泛的应 用，特别是在电镀工业、涂饰、阳极氧化及各种表 面处理过程中起到重要作用。
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目前比较成熟的抛光工艺方法
1、机械抛光 机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛
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磨削时，磨粒依附在比工件材料还要软的研 磨工具上，一部分磨粒嵌入研磨工具表面，另一部 分磨粒在有相当粘度的油脂控制下，悬浮于研磨工 具和被加工的工件表面之间。
当两者产生相对运动时，磨粒就在工件表面切 除上道工序留下的波峰，从而降低工件表面的粗糙 度。
与此同时，研磨膏深入工件表面与之产生化学 方应，易于切削的形成氧化层。
的称为磨粉，粒度在W40以下的称为微粉。
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不同粒度可达到的表面粗糙度如下：
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2）研磨抛光液 研磨抛光液在研磨抛光中起着调和磨料、使其
均匀分布和冷却润滑的作用。常用的研磨抛光液有矿 物油、动物油、植物油三类。
其中10号机油最为广泛，煤油在粗、精加工都 可以使用，猪油也是很好的研磨抛光液，由于含有活 性油酸物质，能起化学反应，抛光效果更好。
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① 光整加工的加工余量小，主要用来改善表面质量， 少量用于提高加工精度（如尺寸精度、形状精度） 的加工，但不能用于提高位置精度的加工。 ② 光整加工是用细粒度的磨料对工件表面进行微量 切削和挤压的过程。表面加工均匀，切削力和切削 热很小，可获得很高的表面质量。 ③ 光整加工属于微量加工，不能纠正较大的表面缺 陷，其加工前要进行精加工。
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4、研磨抛光的分类 1）按操作方式分
手工研磨抛光；机械研磨抛光。 2）按磨料的运动轨迹分
游离磨料研磨抛光；固定磨料研磨抛光。 3）按研磨抛光的机理分
机械作用研磨抛光；非机械作用研磨抛光－电能 化学能。
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4）按研磨抛光剂使用的条件分 （1）湿研磨： 磨料和研磨液组成研磨抛光剂，
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（4） 研磨芯棒： 固定式外园有螺旋槽容纳研磨 剂（膏），可调式外径根据孔径大小调节。 （5）研磨抛光的辅助工具主要有电动机械式手持 抛光机；超声波－电火花研磨抛光工具等。
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研磨外圆
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3、电解抛光 电解抛光也就是电化学抛光，靠选择性的溶解材
料表面微小凸出部分，使表面光滑。 与化学抛光相比，可以消除阴极反应的影响，效
果较好。电化学抛光过程分为两步： (1)宏观整平：溶解产物向电解液中扩散，材料表面几 何粗糙下降，Ralμm。 (2)微光平整： 阳极极化，：表面光亮度提高，Ralμm。