金属加工方法之精密加工和光整加工(一)
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2019-10-27
精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的加工工艺,一般加工精度为0.1~1μm,加工表面粗糙度在0.02~0.1μm,通常包括精密切削加工和精密磨削加工。光整加工是采用颗粒很细的磨料对加工表面作微量切削和挤压、擦研、抛光的工艺加工方法。
研磨
i.加工原理
研磨加工的工作机理是利用附着或压嵌在研具表面上的游离磨粒,及研具与工件之间的微小磨粒,借助于研具与工件之间的相对运动,对工件表面作轻微的切削,以获得精确的尺寸精度和表面粗糙度很小的加工面。
研具的材料应比工件材料软,以便部分磨粒在研磨过程中能嵌入研具表面,起滑动切削作用。大部分磨粒悬浮于磨具与工件之间,起滚动切削作用。研具可以用铸铁、软钢、黄铜、塑料或硬木制造,但最常用的是铸铁研具。因此它适用于加工各种材料,并能较好的保证研磨质量和生产效率,成本也比较低。
研磨剂由磨料、研磨液和辅助填料等混合而成,有液态、膏状和固态3种,以适应不同加工的需要。磨料主要起机械切削作用,是由游离分散的磨粒作自由滑动、滚动和冲击来完成的。常用的磨粒有刚玉、碳化硅等。研磨液主要起冷却和润滑作用,并能使磨粒均匀的分布在研具表面。常用的研磨液有煤油、汽油、全损耗系统用油(俗称机油)等。辅助填料可以使金属表面产生极薄的、较软的化合物膜,以便工件表面凸峰容易被磨粒切除,提高研磨效率和表面质量。最常用的辅助填料是硬脂酸、油酸等化学活性物质。
研磨方法分手工研磨和机械研磨两种:
(1)手工研磨是人手持研具或工件进行研磨的方法,所用研具为研磨环。研磨时,将弹性研磨环套在工件上,并在研磨环与工件之间涂上研磨剂
,调整螺钉使研磨环对工件表面形成一定的压力。工件装夹在前后顶尖上,作低速回转(20~30m/min),同时手握研磨环作轴向往复运动,并经常检测工件,直至合格为止。手工研磨生产率低,只适用于单件小批量生产。
(2)机械研磨是在研磨机上进行。
研具由上下两块铸铁研磨盘组成,两者可同向或反向旋转。下研磨盘与机床转轴刚性连接,上研磨盘与悬臂轴活动铰接,可按照下研磨盘自动调位,以保证压力均匀。在上下研磨盘之间有一个与偏心轴相连的分隔盘,其上开有安装工件的长槽。当研磨盘转动时,分隔盘由偏心轴带动作偏心旋转,工件既可以在槽内自由转动,又可因分隔盘的偏心而作轴向滑动,因而其表面形成网状轨迹,从而保证从工件表面切除均匀的加工余量。悬臂轴可向两边摆动,以便装夹工件。机械研磨生产率高,适合大批大量生产。
ii.研磨的特点及应用。
特点:(1)加工简单,不需要复杂设备。研磨除可在专门的研磨机上进行外,还可以在简单改装的车床、钻床等上面进行,设备和研具皆较简单,成本低。
(2)研磨质量高。研磨过程中金属塑性变形小,切削力小、切削热少,表面变形层薄,切削运动复杂,因此,可以达到很高的尺寸精度、形状精度和较小的表面粗糙度,但不能纠正工件各表面间的位置误差。若研具精度足够高,经精细研磨,加工后表面的尺寸误差和形状误差可以小到0.1~0.3μm,表面粗糙度值可达到0.025μm以下。
(3)生产率较低。研磨对工件进行的是微量切削,前道工序为研磨留的余量一般不超过0.01~0.03μm。
(4)研磨工件的材料广泛。可研磨加工钢件、铸铁件、铜、铝等有色金属和高硬度的淬火钢件、硬质合金及半导体元件、陶瓷元件等。
(5)工艺参数:研磨压力(粗研为15牛/平方厘米,精研为3~10牛/平方厘米);研磨速度(粗研为40~50m/min,精研为6~12m/min)。
研磨应用很广,常见的表面如平面、圆柱面、圆锥面、螺纹表面、齿轮齿面等,都可以用研磨进行精整加工。精密配合偶件如柱塞泵的柱塞与泵体、阀芯与阀套等,往往要经过两个配合件的研磨才能达到要求。