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      拋光加工方法及應(yīng)用

      作者:admin 瀏覽量:2972 來(lái)源:本站 時(shí)間:2022-05-16 10:01:31

      信息摘要:

      序 言拋光是機(jī)械加工中對(duì)零件進(jìn)行光整加工的工藝,可使零件表面光亮如鏡。各種模具、裝飾零件及對(duì)外觀要求高的零件,在電鍍前都必須經(jīng)過(guò)拋光。拋光加工分為粗拋、中拋和精拋3個(gè)階段。粗拋時(shí),一般采用事先用黏結(jié)劑粘好磨料的拋光輪,由于磨料粘得很牢固,因此拋光過(guò)程近似于采用砂輪、砂帶和砂布葉輪等一樣的光整加工;在中

      序 言

      拋光是機(jī)械加工中對(duì)零件進(jìn)行光整加工的工藝,可使零件表面光亮如鏡。各種模具、裝飾零件及對(duì)外觀要求高的零件,在電鍍前都必須經(jīng)過(guò)拋光。拋光加工分為粗拋、中拋和精拋3個(gè)階段。粗拋時(shí),一般采用事先用黏結(jié)劑粘好磨料的拋光輪,由于磨料粘得很牢固,因此拋光過(guò)程近似于采用砂輪、砂帶和砂布葉輪等一樣的光整加工;在中拋和精拋時(shí),先將拋光劑涂在較軟質(zhì)的拋光輪上,然后將工件壓在高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪上進(jìn)行拋光加工。


      拋光原理

      拋光的基本原理是由黏結(jié)或敷有磨料的彈性拋光輪,在高速旋轉(zhuǎn)條件下,對(duì)工件進(jìn)行軟研磨。拋光可分為以下3種。


      (1)固定磨粒拋光 采用用膠黏結(jié)的固定磨粒進(jìn)行拋光(見(jiàn)圖1)。由于磨粒和柔軟拋光輪表面黏結(jié)牢固,所以切削力較大,其原理近似于磨削。拋光時(shí),拋光輪的旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相同,可獲得十分光澤的表面。如方向相反,則在拋光輪與工件接觸處,磨粒具有較大的切削力,使得工件表面有劃痕,較為粗糙。 


      圖1  固定磨粒拋光


      (2)黏附磨粒拋光 采用用油脂黏附的磨粒拋光輪進(jìn)行拋光(見(jiàn)圖2),磨粒在力的作用下,可在潤(rùn)滑脂中緩慢滾動(dòng),使磨粒的全部切削刃都有機(jī)會(huì)參與工作,使拋光輪保持長(zhǎng)期的工作能力。與此同時(shí),在摩擦熱和加工壓力的作用下,拋光劑中的脂肪酸等介質(zhì)與金屬表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成易于去除的化合物,從而加快拋光效率。


      圖2  黏附磨粒拋光

      (3)液中拋光 拋光輪一般采用材質(zhì)均勻并經(jīng)過(guò)脫脂處理的木材或特制的細(xì)毛氈制作,這兩種材料均為高含浸性材料,在拋光過(guò)程中能含浸大量的拋光液供加工使用。其原理是通過(guò)拋光過(guò)程的4個(gè)階段,即自由拋光階段、鑲嵌拋光階段、飽和鈍化拋光階段及“殼膜”化拋光階段來(lái)完成。在使用細(xì)毛氈拋光輪時(shí),由于毛氈松軟、均勻,彈性與含浸性更大,整個(gè)拋光時(shí)間較短,只有鑲嵌、飽和鈍化與“殼膜”化3個(gè)拋光階段。



      拋光輪的材料

      常用的拋光輪本體材料,有棉布、麻、毛氈、皮革、硬殼紙、軟木材和毛織品等比較柔軟的材料。粗拋時(shí)需用大的拋光力,以提高工作效率,可采用帆布、毛氈、硬殼紙、軟木、皮革和麻等比較硬的拋光輪材料。中拋和精拋時(shí)則選用柔軟性好、與拋光劑保持性較好的棉布、毛氈等拋光輪材料。拋光輪材料在制作前還需進(jìn)行處理,處理的目的是增大剛性,以提高拋光能力,強(qiáng)化纖維,延長(zhǎng)使用壽命,增加柔軟性,增強(qiáng)“仿形”能力,提高對(duì)拋光劑的保持性、潤(rùn)滑性和耐燃性。處理方法有漂白、上漿、蠟處理、樹(shù)脂處理及藥劑處理等。拋光輪的彈性與剛性,可以通過(guò)改變拋光輪的縫合方式、網(wǎng)紋間隔來(lái)加以調(diào)節(jié)。旋渦狀縫合方式制造和使用方便,應(yīng)用較廣。此外,還有同心圓狀、棋盤(pán)狀和放射狀縫合方式。若拋光輪的縫合方式相同,如果縫合間隔大,則拋光輪的彈性就大,反之則彈性小、剛性大。


      拋光劑的選擇

      拋光劑由粉狀拋光材料與油脂及其他適當(dāng)成分的介質(zhì)均勻混合而成。按其在常溫下的狀態(tài),可分為固體拋光劑和液體拋光劑。固體拋光劑按介質(zhì)的組成或性質(zhì),可分為油脂性和非油脂性兩種。液體拋光劑根據(jù)介質(zhì)的組成或性質(zhì),可分為乳濁狀型、液體油脂型和非油脂型3類(lèi)。但用得最多的是固體拋光劑。


      固體油脂性拋光劑包括賽扎爾拋光膏(熔融氧化鋁),用于碳素鋼、不銹鋼和非鐵金屬的粗拋;金剛砂膏(熔融氧化鋁、金剛砂),用于碳素鋼、不銹鋼的粗拋和中拋;黃拋光膏(板狀硅藻巖),用于鐵、黃銅、鋁和鋅等的中拋;棒狀氧化鐵,用于銅、黃銅、鋁和鍍銅面的中拋和精拋;白拋光膏(焙燒白云石),用于銅、黃銅、鋁、鍍銅面和鍍鎳面的精拋;綠拋光膏(氧化鉻),用于不銹鋼、黃銅和鍍鉻面的精拋;紅拋光膏(精制氧化鐵),用于金、銀和白金的精拋;塑料用拋光劑(微晶無(wú)水碳酸),用于塑料、皮革和象牙的精拋。


      液體拋光劑一般采用氧化鉻和乳化液混合的液體。



      拋光用磨料粒度的選擇

      拋光劑中磨料的粒度對(duì)工件拋光后的表面粗糙度值和拋光效率有直接影響。磨料粒度粗,則工件表面粗糙度值大,而加工效率高;磨料粒度細(xì),則工件表面粗糙度值小,但加工效率低。要求加工表面粗糙度值Ra=1.6~3.2μm時(shí),粒度為F46~F60;要求Ra=0.4~0.8μm時(shí),粒度為F100~F180;要求Ra=0.1~0.2μm時(shí),粒度為F240~W28;要求Ra=0.025~0.05μm時(shí),粒度為W20~W5;要求Ra≤0.012μm時(shí),粒度<W5。在拋光中有粗拋、中拋和精拋,更換不同粒度拋光劑時(shí),一定要更換不同磨料粒度的拋光輪,以免粗粒度磨料的磨粒帶入而影響拋光效果。


      拋光速度和壓力的選擇

      (1)拋光輪的圓周速度 拋光時(shí),在一定壓力條件下的圓周速度越高,磨粒的切削量就越小,有利于降低工件表面粗糙度值,拋光效率也相應(yīng)提高。拋光鋼、鑄鐵、鎳和鉻等較硬的材料時(shí),拋光輪的速度為30~35m/s;拋光銅、銅合金和銀時(shí),拋光輪的速度為20~30m/s;拋光鋁、鋁合金、鋅和錫等軟材料時(shí),拋光輪的速度為18~25m/s。在實(shí)際工作中,選擇拋光輪速度時(shí),要根據(jù)具體情況靈活掌握,以達(dá)到安全、高效和優(yōu)質(zhì)的目的。


      (2)拋光時(shí)的壓力 拋光時(shí)工件壓向拋光輪的壓力大小,與拋光效率和工件表面質(zhì)量密切相關(guān)。粗拋時(shí),壓力相對(duì)大一些,以提高工作效率;精拋時(shí),采用較小的壓力,以提高工件的表面質(zhì)量。一般粗拋時(shí)的壓力為10~30MPa,精拋時(shí)為5~10MPa。


      其他拋光工藝

      (1)砂紙(布)拋光 此種方法操作簡(jiǎn)便、靈活,是傳統(tǒng)的工藝方法。可以在車(chē)床、磨床上,為了進(jìn)一步降低工件的表面粗糙度值而用手工進(jìn)行,不需要其他設(shè)備。但必須根據(jù)工件表面粗糙度值要求,合理選用砂布磨料粒度。例如,要求表面粗糙度值Ra=0.1~0.8μm時(shí),砂布磨料粒度為F150~F240。對(duì)于內(nèi)孔和型面(槽)的拋光,現(xiàn)在廣泛采用砂布葉輪拋光。這種葉輪是用樹(shù)脂把磨粒粘結(jié)在砂布上制成的,葉輪上的砂布呈漸開(kāi)線分布,十分柔軟,密集度高而有彈性,使用時(shí)可安裝在電動(dòng)或風(fēng)動(dòng)工具上進(jìn)行。可根據(jù)工件的表面要求,選用不同直徑和粒度的砂布葉輪,十分方便。


      (2)液體拋光 將挾帶磨料和液體的混合懸砂液,用壓縮空氣并通過(guò)噴嘴以高速噴向工件表面,進(jìn)行光整加工。這種拋光方法一般可以在表面粗糙度值Ra=0.2μm的基礎(chǔ)上,很快得到Ra=0.05~0.1μm,主要用于其他方法難于光整加工的表面(如小孔、復(fù)雜型面和小窄溝槽等)。


      (3)電解機(jī)械研磨復(fù)合拋光 其原理和電解磨削基本相同。拋光時(shí),拋光頭接直流電源負(fù)極,工件接正極,它們中間由液壓泵把電解液注入拋光區(qū),拋光頭以一定速度和壓力旋轉(zhuǎn)。在接通直流電源后,工件表面被電解液溶解而形成鈍化膜,這種極薄的鈍化膜的硬度遠(yuǎn)低于工件材料本身的硬度,很容易被拋光頭上所帶的磨料去除。由于該過(guò)程只在0.1s以內(nèi)時(shí)間循環(huán)進(jìn)行,所以拋光效率高,質(zhì)量好,成本低。


      (4)超聲電火花復(fù)合拋光 靠超聲磨和火花放電來(lái)光整加工工件表面,比單純的超聲機(jī)械拋光效率高3倍以上。其最大的特點(diǎn)是可高效率拋光小孔、窄槽、縫隙及小型精密表面,加工表面粗糙度值Ra可達(dá)0.08~0.16μm。


      (5)磁力研磨拋光 如圖3所示,把磁性磨料放入磁場(chǎng)中,磨料沿磁力線方向排列成磁力刷,當(dāng)工件放入N-S磁極中間,作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),兩磁極磨料對(duì)工件研磨拋光,工件表面粗糙度值Ra可在8~12s達(dá)到0.2μm。


      圖3  磁力研磨拋光



      結(jié)束語(yǔ)

      實(shí)踐證明,拋光是機(jī)械加工中應(yīng)用廣泛且日趨成熟的表面光整加工方法,既有傳統(tǒng)工藝的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),又有現(xiàn)代工藝的理論基礎(chǔ),操作簡(jiǎn)單,經(jīng)濟(jì)實(shí)用。對(duì)于現(xiàn)階段研發(fā)的許多高效優(yōu)良的新型拋光工藝,應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)條件,因地制宜地選用,通過(guò)工藝試驗(yàn)取得預(yù)期效果后再進(jìn)行全面推廣。


      本文發(fā)表于《金屬加工(冷加工)》2021年第5期第19~21頁(yè),作者:中車(chē)北京南口機(jī)械有限公司  鄭文虎,馬驍驊。原標(biāo)題:《拋光加工方法及應(yīng)用》。
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