表面磨光和抛光

孙铭机械零件的表面磨光与抛光*中物院培训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。3中物院培训*中物院培训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。例如：精度IT6一般要求对应的粗糙度Ra0.8。4中物院培训*中物院培训常用机械手段：1）车削或铣削2）精镗3）精磨4）研磨5中物院培训*中物院培训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6中物院培训*中物院培训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7中物院培训*中物院培训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8中物院培训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。9中物院培训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。10中物院培训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。11中物院培训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。12中物院培训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解质均匀；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。13中物院培训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。14中物院培训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，加工条件容易控制，工作条件好。采用合适的磨料，表面粗糙度可以达到Ra0.1μm。*中物院培训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。*中物院培训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。*中物院培训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。18中物院培训金属表面抛光加工的本质是表面选择性微量去除加工*中物院培训研磨*中物院培训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。21中物院培训磨削时，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。22中物院培训*中物院培训23中物院培训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。24中物院培训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25中物院培训不同的材料，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。26中物院培训*中物院培训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。27中物院培训*中物院培训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。28中物院培训*中物院培训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。29中物院培训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，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。30中物院培训*中物院培训5、机械研磨抛光的加工要素31中物院培训*中物院培训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32中物院培训33中物院培训*中物院培训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，一般粗加工选较大粒度，精加工选较小粒度。34中物院培训*中物院培训磨料的种类很多，常用的磨料和适用范围如下：35中物院培训*中物院培训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的称为磨粉，粒度在W40以下的称为微粉。36中物院培训*中物院培训不同粒度可达到的表面粗糙度如下：37中物院培训*中物院培训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。38中物院培训*中物院培训常用的抛光液如下：39中物院培训*中物院培训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油稀释。40中物院培训*中物院培训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。41中物院培训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；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。42中物院培训*中物院培训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。43中物院培训（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。44中物院培训*中物院培训研磨外圆45中物院培训*中物院培训46中物院培训*中物院培训47中物院培训*中物院培训48中物院培训*中物院培训49中物院培训*中物院培训平面研磨50中物院培训*中物院培训51中物院培训*中物院培训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。52中物院培训由于研磨是精加工工序，余量必须留得适中，大了研磨时间太长，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预留研磨量(mm)备注平面精磨刮研0.003~0.0150,02~0.031)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外圆精磨精车0.005~0.030.02~0.035内孔精磨精车铰孔垳孔0.005~0.020.02~0.040.02~0.050.01~0.0353中物院培训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54中物院培训*中物院培训55中物院培训*中物院培训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抛光工具。56中物院培训*中物院培训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。57中物院培训*中物院培训11、研磨膏的配制配制研磨膏时，首先要确定其用途，并分清粗研、半精研、精研或抛光等，以及了解工件材料的硬度，同时还要视气温情况来配制研磨膏。1）研磨膏是由研磨粉、混合脂肪、油酸