光整加工 2教材

1、東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院1光光 整整 加加 工工東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院2基本內(nèi)容基本內(nèi)容v 概述概述 光整加工定義光整加工定義 光整加工技術(shù)特點(diǎn)光整加工技術(shù)特點(diǎn) 光整加工技術(shù)分類光整加工技術(shù)分類v 幾種典型的光整加工方法幾種典型的光整加工方法 研磨研磨 珩磨珩磨 超級(jí)光磨（超精加工）超級(jí)光磨（超精加工） 拋光拋光v 總結(jié)總結(jié)東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院3光整加工定義精整加工精整加工是指在精加工之后從工件上切除很薄的材料層，以提高工件精度是指在精加工之后從工件上切除很薄的材料層，以提高工件精度和減小表面粗糙度為目的的加工方法。和減小表面粗糙度為目的的加工方法。光整加工光整加工是指精加工后，是指精加工后，從工件上從工件上不

2、切除或只切除極不切除或只切除極薄材料層，薄材料層，以降低工件表面粗糙度或強(qiáng)化其表面的加以降低工件表面粗糙度或強(qiáng)化其表面的加工方法工方法。光精整加工光精整加工是指工件精加工或者在普通磨削后，用粒度很細(xì)的磨料對(duì)其表面是指工件精加工或者在普通磨削后，用粒度很細(xì)的磨料對(duì)其表面進(jìn)行進(jìn)行微量切削和擠壓、擦光微量切削和擠壓、擦光的過程，主要用以的過程，主要用以降低工件表面粗糙度值降低工件表面粗糙度值或或強(qiáng)化強(qiáng)化其表面其表面或或提高工件精度提高工件精度的加工方法。的加工方法。被加工對(duì)象表面質(zhì)量得到大幅度提高 精度的穩(wěn)定甚至提高加工精度等級(jí) 東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院4光整加工技術(shù)特點(diǎn)1.1. 光整加工的加工余量?。还庹?/p>

3、加工的加工余量??；2.2. 光整加工所用機(jī)床設(shè)備不需要很精確的成形光整加工所用機(jī)床設(shè)備不需要很精確的成形運(yùn)動(dòng)，但磨具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)盡量運(yùn)動(dòng)，但磨具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)盡量復(fù)雜；復(fù)雜；3.3. 光整加工時(shí)，磨具相對(duì)于工件的定位基準(zhǔn)沒光整加工時(shí)，磨具相對(duì)于工件的定位基準(zhǔn)沒有確定的位置，一般不能修正加工表面的形有確定的位置，一般不能修正加工表面的形狀和位置誤差，其精度要靠先行工序來保證。狀和位置誤差，其精度要靠先行工序來保證。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院5光整加工技術(shù)分類 按光整加工的主要功能劃分按光整加工的主要功能劃分光光整整加加工工降低零件表面粗糙度值改善零件表面物理力學(xué)性能去除毛刺飛邊、棱邊倒角

4、光整磨削、研磨、珩磨、拋光滾壓、噴丸強(qiáng)化噴砂、高溫爆炸東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院6光整加工技術(shù)分類 按加工時(shí)能量提供方法來劃分按加工時(shí)能量提供方法來劃分1機(jī)機(jī)械械法法非自由磨具非自由磨具自由磨具自由磨具光整磨削、珩磨、拋光研磨、滾磨、擠壓珩磨3熱熱能能作作用用激光加工激光加工高溫去毛刺高溫去毛刺熱電阻絲加工熱電阻絲加工2化化學(xué)學(xué)和和電電化化學(xué)學(xué)法法電化學(xué)拋光電化學(xué)拋光電解研磨電解研磨化學(xué)心軸拋光化學(xué)心軸拋光超聲波加工超聲波加工電化學(xué)振動(dòng)電化學(xué)振動(dòng)光飾光飾自由磨具光整加工是指磨料或以某種形式構(gòu)成的磨具，始終與工件沒有確定相對(duì)位置，加工中處于游離狀態(tài)，并以一定的相對(duì)速度和作用壓力實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的加工，達(dá)到提

5、高工件的表面質(zhì)量的加工方法。非自由磨具光整加工是指磨料或以某種形式構(gòu)成的磨具，始終與工件保持確定的相對(duì)位置，并以一定的切削參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的加工，達(dá)到提高工件的表面質(zhì)量的加工方法。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院7基本內(nèi)容基本內(nèi)容v 概述概述 光整加工定義光整加工定義 光整加工技術(shù)特點(diǎn)光整加工技術(shù)特點(diǎn) 光整加工技術(shù)分類光整加工技術(shù)分類v 幾種典型的光整加工方法幾種典型的光整加工方法 研磨研磨 珩磨珩磨 超級(jí)光磨（超精加工）超級(jí)光磨（超精加工） 拋光拋光v 總結(jié)總結(jié)東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院8一、研磨（Lapping）v 工作原理工作原理v 研具研具v 研磨劑研磨劑v 研磨方法研磨方法v 工藝特點(diǎn)及應(yīng)用工藝特點(diǎn)及應(yīng)用東

6、華大學(xué)機(jī)械學(xué)院91 1、工作原理、工作原理在研具與工件之間置以研磨劑，對(duì)工件表面進(jìn)行光精整在研具與工件之間置以研磨劑，對(duì)工件表面進(jìn)行光精整加工的方法。加工的方法。尺寸公差等級(jí)可達(dá)尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT5IT5IT3IT3，RaRa值可達(dá)值可達(dá)0.10.10.008 0.008 m m 。 原理：原理：研具在一定研具在一定壓力作用下與工件壓力作用下與工件表面之間作復(fù)雜的表面之間作復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；通過研相對(duì)運(yùn)動(dòng)；通過研磨劑的磨劑的機(jī)械及化學(xué)機(jī)械及化學(xué)作用，從工件表面作用，從工件表面上切除一層材料，上切除一層材料，從而達(dá)到很高的精從而達(dá)到很高的精度和很小的粗糙度。度和很小的粗糙度。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院10

7、2 2、研具、研具 常用研具材料常用研具材料有：鑄鐵、軟鋼、黃銅、塑料或硬木。有：鑄鐵、軟鋼、黃銅、塑料或硬木。但最常用的是但最常用的是鑄鐵鑄鐵研具。研具。 鑄鐵：研磨淬硬和不淬硬的鋼件及鑄鐵件。鑄鐵：研磨淬硬和不淬硬的鋼件及鑄鐵件。 黃銅：研磨各種軟金屬。黃銅：研磨各種軟金屬。1) 研具材料研具材料 研具材料應(yīng)比工件材料軟，以使部分研磨劑研具材料應(yīng)比工件材料軟，以使部分研磨劑的磨料能嵌入研具表面，并對(duì)工件表面進(jìn)行擦磨。的磨料能嵌入研具表面，并對(duì)工件表面進(jìn)行擦磨。 東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院112 2、研具、研具 常用的手工研具有研磨砂紙、研磨平板、外常用的手工研具有研磨砂紙、研磨平板、外圓研磨環(huán)、內(nèi)圓

8、研磨芯棒等。圓研磨環(huán)、內(nèi)圓研磨芯棒等。 2) 手工研具手工研具外圓研磨外圓研磨環(huán)環(huán)研磨平板研磨平板東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院122 2、研具、研具3) 研磨外圓研磨外圓1. 在工具表面涂上一層均勻的研磨劑；2. 將研具套在工件上，并調(diào)節(jié)好配合的松緊程度；3. 工件旋轉(zhuǎn)，研具沿軸向來回移動(dòng)進(jìn)行研磨。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院133 3、研磨劑、研磨劑 研磨劑由磨料、研磨液和輔助填料等混合成，研磨劑由磨料、研磨液和輔助填料等混合成，有液態(tài)、膏狀和固態(tài)三種。有液態(tài)、膏狀和固態(tài)三種。 磨料起機(jī)械切削作用，由游離分散的磨粒作自由滑動(dòng)、滾磨料起機(jī)械切削作用，由游離分散的磨粒作自由滑動(dòng)、滾動(dòng)和沖擊來完成的。動(dòng)和沖擊來完成的。常

9、用：金剛石、剛玉（氧化鋁）、碳化硅等常用：金剛石、剛玉（氧化鋁）、碳化硅等粒度：粗研時(shí)為粒度：粗研時(shí)為240240W20W20，精研時(shí)為，精研時(shí)為W20W20以下。以下。 1) 磨料磨料東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院14 粒度指磨料顆料的大小。粒度指磨料顆料的大小。 粒度分磨粒與微粉兩組。粒度分磨粒與微粉兩組。 磨粒磨粒用篩選法分類，它的粒度號(hào)以篩網(wǎng)上一英寸長度用篩選法分類，它的粒度號(hào)以篩網(wǎng)上一英寸長度內(nèi)的孔眼數(shù)來表示。例如內(nèi)的孔眼數(shù)來表示。例如 60 # 60 # 粒度的的磨粒，說明粒度的的磨粒，說明能通過每英寸長有能通過每英寸長有 60 60 個(gè)孔眼的篩網(wǎng)，而不能通過每個(gè)孔眼的篩網(wǎng)，而不能通過每英寸英寸

10、 70 70 個(gè)孔眼的篩網(wǎng)。個(gè)孔眼的篩網(wǎng)。 微粉微粉用顯微測量法分類，它的粒度號(hào)以磨料的實(shí)際尺用顯微測量法分類，它的粒度號(hào)以磨料的實(shí)際尺寸來表示（寸來表示（ W W ）。）。 3 3、研磨劑、研磨劑磨粒與微粉磨粒與微粉東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院153 3、研磨劑、研磨劑2) 研磨液研磨液冷卻和潤滑作用，并使磨粒較均勻地分布在研具表面。冷卻和潤滑作用，并使磨粒較均勻地分布在研具表面。常用：煤油、汽油、機(jī)油等常用：煤油、汽油、機(jī)油等3) 輔助填料輔助填料使金屬表面產(chǎn)生極薄的、較軟的化合物薄膜，以便工件使金屬表面產(chǎn)生極薄的、較軟的化合物薄膜，以便工件表面凸峰容易被磨粒切除，提高研磨效率和表面質(zhì)量。表面凸峰容易

11、被磨粒切除，提高研磨效率和表面質(zhì)量。常用：硬脂酸、油酸等化學(xué)活性物質(zhì)。常用：硬脂酸、油酸等化學(xué)活性物質(zhì)。 東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院164 4、研磨方法、研磨方法1) 手工研磨手工研磨由工人手持研具或工件進(jìn)行研磨，例如研磨外圓面。由工人手持研具或工件進(jìn)行研磨，例如研磨外圓面。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院172) 機(jī)械研磨機(jī)械研磨在研磨機(jī)上進(jìn)行。在研磨機(jī)上進(jìn)行。右圖所示為其工作示右圖所示為其工作示意圖。意圖。 4 4、研磨方法、研磨方法東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院185 5、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用研磨具有以下特點(diǎn)：研磨具有以下特點(diǎn)： 能獲得穩(wěn)定的高精度和好的表面粗糙度（其他方法較難能獲得穩(wěn)定的高精度和好的表面粗糙度（其他

12、方法較難達(dá)到）達(dá)到）但不能提高工件各表面間的位置精度但不能提高工件各表面間的位置精度 工藝簡單（操作、使用設(shè)備、工具）工藝簡單（操作、使用設(shè)備、工具） 被加工材料適應(yīng)范圍廣被加工材料適應(yīng)范圍廣( (脆性材料、鋼、鑄鐵、有色金脆性材料、鋼、鑄鐵、有色金屬屬) ) 生產(chǎn)率低，加工余量?。ㄒ话慵庸び嗔坎淮笥谏a(chǎn)率低，加工余量?。ㄒ话慵庸び嗔坎淮笥?.010.010.03mm 0.03mm ） 適用于多品種小批量的產(chǎn)品零件加工適用于多品種小批量的產(chǎn)品零件加工 研磨劑易于飛濺，污染環(huán)境研磨劑易于飛濺，污染環(huán)境 應(yīng)用：應(yīng)用： 用于常見表面的精整加工；用于常見表面的精整加工； 作為精密零件的最終加工。作為精

13、密零件的最終加工。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院19二、珩磨（Honing）v 工作原理工作原理v 工藝特點(diǎn)及應(yīng)用工藝特點(diǎn)及應(yīng)用v 工藝范圍（應(yīng)用）工藝范圍（應(yīng)用）東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院201 1、工作原理、工作原理珩磨是利用帶有油石的珩磨頭對(duì)珩磨是利用帶有油石的珩磨頭對(duì)孔孔進(jìn)行光精整加工的方進(jìn)行光精整加工的方法。法。尺寸公差等級(jí)可達(dá)尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT6IT6IT4IT4，RaRa值可達(dá)值可達(dá)0.20.20.05 0.05 m m 。 用細(xì)粒度砂條用細(xì)粒度砂條組成珩磨頭；組成珩磨頭； 加工時(shí)工件不加工時(shí)工件不轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)； 珩磨頭回轉(zhuǎn)并珩磨頭回轉(zhuǎn)并做縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)；做縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 砂條靠壓力作砂條靠壓力作用在工件表面

14、產(chǎn)用在工件表面產(chǎn)生磨削作用。生磨削作用?；剞D(zhuǎn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)往復(fù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)?xùn)|華大學(xué)機(jī)械學(xué)院212 2、工藝特點(diǎn)、工藝特點(diǎn)有多個(gè)油石條構(gòu)成珩磨頭，有多個(gè)油石條構(gòu)成珩磨頭，生產(chǎn)率生產(chǎn)率較高較高。加工表面呈現(xiàn)交叉網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，有利加工表面呈現(xiàn)交叉網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，有利于油膜的形成。于油膜的形成。珩磨頭潤滑性能好，珩磨頭潤滑性能好，表面磨損緩慢表面磨損緩慢。珩磨頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜珩磨頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整時(shí)間較長。，調(diào)整時(shí)間較長。精度高精度高（可以提高孔的形狀精度，（可以提高孔的形狀精度，但不能提高位置精度）但不能提高位置精度）東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院223 3、工藝范圍（應(yīng)用）、工藝范圍（應(yīng)用）主要用于孔的精密加工；主要用于孔的精密加

15、工；孔徑范圍為孔徑范圍為5-500 mm5-500 mm，可加工深徑比大于，可加工深徑比大于1010的深的深孔；孔；適用于大批量生產(chǎn)；適用于大批量生產(chǎn)；不宜加工有色金屬。不宜加工有色金屬。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院23三、超級(jí)光磨（超精加工）v 工作原理工作原理v 加工方法（以外圓超級(jí)光磨為例）加工方法（以外圓超級(jí)光磨為例）v 加工過程加工過程v 超精加工與磨削的區(qū)別超精加工與磨削的區(qū)別v 工藝特點(diǎn)及應(yīng)用工藝特點(diǎn)及應(yīng)用東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院241 1、工作原理、工作原理超級(jí)光磨是用裝有超級(jí)光磨是用裝有細(xì)磨粒、低硬度細(xì)磨粒、低硬度油石油石的磨頭，的磨頭，在一定壓力下對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工的方法。在一定壓力下對(duì)工

16、件表面進(jìn)行光整加工的方法。細(xì)粒度油石以一定的壓力壓在作低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)細(xì)粒度油石以一定的壓力壓在作低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工件上，同時(shí)并作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件表面進(jìn)行的工件上，同時(shí)并作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)工件表面進(jìn)行微量切削。微量切削。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院25加工裝置基本構(gòu)成加工裝置基本構(gòu)成東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院262 2、加工方法、加工方法外圓超精加工的方法：外圓超精加工的方法： 在充分的冷卻潤滑條件下，安裝在振動(dòng)頭上的細(xì)粒在充分的冷卻潤滑條件下，安裝在振動(dòng)頭上的細(xì)粒度度油石油石以力以力p p（一般?。ㄒ话闳?.050.050.30.3兆帕）與工件接觸，并兆帕）與工件接觸，并作作振幅為振幅為A A（一般?。ㄒ话闳? 16 6毫

17、米）、毫米）、頻率為頻率為f f（一般?。ㄒ话闳? 55050赫）的赫）的縱向振動(dòng)縱向振動(dòng); ; 工件工件作轉(zhuǎn)速為作轉(zhuǎn)速為n nW W的的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)( (圓周速度圓周速度v vW W一般不超過一般不超過700700米米/ /分，最高可達(dá)分，最高可達(dá)10001000米米/ /分分) )。 因此，油石上的磨粒相對(duì)于工件表面的綜合運(yùn)動(dòng)軌因此，油石上的磨粒相對(duì)于工件表面的綜合運(yùn)動(dòng)軌跡為一正弦曲線，這有利于磨粒保持鋒利的切削刃和有跡為一正弦曲線，這有利于磨粒保持鋒利的切削刃和有效地消除工件表面的形狀誤差。效地消除工件表面的形狀誤差。 如工件表面比油石長，則油石或工件還應(yīng)有速度為如工件表面比油石長，

18、則油石或工件還應(yīng)有速度為v vf f的的縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院273 3、加工過程、加工過程超精加工過程可分為超精加工過程可分為4 4個(gè)階段：個(gè)階段： 開始時(shí)油石磨掉粗糙凸峰的強(qiáng)烈切削階段；開始時(shí)油石磨掉粗糙凸峰的強(qiáng)烈切削階段； 工件粗糙層被磨除后的正常切削階段；工件粗糙層被磨除后的正常切削階段； 磨粒變鈍，其作用是由切削過渡到摩擦拋光的微弱磨粒變鈍，其作用是由切削過渡到摩擦拋光的微弱切削階段；切削階段； 油石和工件已很光滑，接觸面積大大增加，因而壓油石和工件已很光滑，接觸面積大大增加，因而壓強(qiáng)下降，磨粒已不能穿破油膜與工件接觸，于是進(jìn)入停強(qiáng)下降，磨粒已不能穿破油膜與工件接

19、觸，于是進(jìn)入停止切削階段。止切削階段。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院284 4、超精加工、超精加工VSVS磨削磨削與磨削比較，超精加工能在幾秒至幾十秒鐘內(nèi)，把工件與磨削比較，超精加工能在幾秒至幾十秒鐘內(nèi)，把工件的表面粗糙度由的表面粗糙度由R R0.630.630.160.16微米改善到微米改善到R R0.080.080.010.01微米，并能有效地去除磨削產(chǎn)生的振痕、波紋、螺微米，并能有效地去除磨削產(chǎn)生的振痕、波紋、螺旋線等缺陷以及極易磨損的凸峰和變質(zhì)層等，從而大大旋線等缺陷以及極易磨損的凸峰和變質(zhì)層等，從而大大提高工件的使用壽命。提高工件的使用壽命。超精加工常用的油石的磨料粒度為超精加工常用的油石的磨料粒

20、度為W0.5W0.5W28,W28,粒度越細(xì)粒度越細(xì)加工表面越光潔；加工表面越光潔；常用的切削液為常用的切削液為8080左右的煤油加左右的煤油加2020左右的機(jī)油，并左右的機(jī)油，并經(jīng)嚴(yán)格過濾。經(jīng)嚴(yán)格過濾。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院295 5、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用超精加工能降低加工表面粗糙度值超精加工能降低加工表面粗糙度值 比珩磨或高速磨削的效率高比珩磨或高速磨削的效率高 設(shè)備簡單，操作方便設(shè)備簡單，操作方便 加工余量極小加工余量極小 汽車和內(nèi)燃機(jī)零件、軸承、精密量具等小粗糙度汽車和內(nèi)燃機(jī)零件、軸承、精密量具等小粗糙度表面；表面； 可加工軸類零件的外圓柱面，圓錐面、孔、平面可加工軸類零件的外圓柱

21、面，圓錐面、孔、平面和球面等。和球面等。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院30四、拋光（Polishing）v 工作原理工作原理v 工藝過程及要點(diǎn)工藝過程及要點(diǎn)v 工藝特點(diǎn)及應(yīng)用工藝特點(diǎn)及應(yīng)用東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院311、工作原理、工作原理在高速旋轉(zhuǎn)的布輪、布盤或砂帶等軟的拋光器或拋光輪在高速旋轉(zhuǎn)的布輪、布盤或砂帶等軟的拋光器或拋光輪上涂以磨膏（磨料、油酸、軟脂），對(duì)工件表面進(jìn)行光上涂以磨膏（磨料、油酸、軟脂），對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工的方法。整加工的方法。 高速轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光輪在磨膏的作用下，與工件表面材料摩擦、高速轉(zhuǎn)動(dòng)的拋光輪在磨膏的作用下，與工件表面材料摩擦、擠壓，使之產(chǎn)生塑性流動(dòng)，因而獲得很光亮的表面。擠壓，使之產(chǎn)

22、生塑性流動(dòng)，因而獲得很光亮的表面。東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院322、工作過程、工作過程1 1）粒度：衡量磨粒大小的參數(shù)。）粒度：衡量磨粒大小的參數(shù)。 砂紙的粒度用砂紙上的號(hào)來表示，號(hào)越大，磨粒越小。砂紙的粒度用砂紙上的號(hào)來表示，號(hào)越大，磨粒越小。2 2）拋光基本方法：）拋光基本方法： 拋光時(shí)先選磨粒大的工具（號(hào)?。?；拋光時(shí)先選磨粒大的工具（號(hào)?。?拋光軌跡：拋光軌跡：8 8字形軌跡；字形軌跡；交叉紋軌跡。交叉紋軌跡。 拋光時(shí)用力要均勻，平穩(wěn)。拋光時(shí)用力要均勻，平穩(wěn)。 東華大學(xué)機(jī)械學(xué)院333、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用工藝特點(diǎn)：工藝特點(diǎn)： 方法簡便經(jīng)濟(jì)方法簡便經(jīng)濟(jì)只能降低表面粗糙度（不能保持原有精度或提高精度）只能降低表面粗糙度（不能保持原有精度或提高精度）易于實(shí)現(xiàn)曲面的光整加工（