第九篇精磨加工工藝

1、第六章 精磨加工工藝光學(xué)零件的高速精磨工藝是指用金剛石固著磨料來磨削玻璃?？梢杂镁€接觸的方式，如同銑磨那樣，進(jìn)行范成法加工；也可以用面接觸的方式，用金剛丸片進(jìn)行精磨，我司現(xiàn)在主要采用此種模式。一、精磨加工原理1 精磨的目的一方面使工件表面的凹凸層深度和裂紋層深度減少，即達(dá)到零件要求表面的粗糙度（外觀）；另一方面使工件表面曲率半徑的精度進(jìn)一步提高，保證零件達(dá)到拋光前所需要的面形精度（光圈），尺寸精度（中心厚度），因此，從精磨的目的可以分析出精磨的重點控制項目是：光圈、中心厚度、外觀。人們往往認(rèn)為，精磨表面粗糙度愈小，對拋光越有利，其實這不完全正確。衡量精磨表面結(jié)構(gòu)，主要有兩項指標(biāo)：裂紋層深度和凸

2、凹層深度、裂紋層深度決定拋光要去除材料的厚度，影響拋光時間；凸凹層深度決定拋光模釉化程度，直接影響拋光速率。拋光過程基本可以分為兩個階段：首先是拋去凸凹層，然后拋去裂紋層，從拋光第一階段開始，拋光模與工件表面凸凹層峰頂接觸，這時拋光玻璃表面承受相當(dāng)大的單位壓力，同時表面的凹坑，使拋光液能充分進(jìn)入整個表面，因此拋光效率較高。隨著拋光過程的繼續(xù)，拋光模與工件表面接觸面積增加，工件所受單位壓力減少，同時拋光液在工件表面的附著能力降低，因此拋光過程減緩。當(dāng)拋光進(jìn)入二階段達(dá)到裂紋層時，整個工件表面與拋光模完全接觸，拋光過程趨于穩(wěn)定化，這時拋光模開始釉化，隨著拋光的繼續(xù)，釉化加劇，拋光效率降低，釉化程度取

3、決于第二階段的持續(xù)時間，所以第二階段的拋光時間取決于裂紋層深度的大小，因此精磨后的表面應(yīng)具有較小的裂紋層深度。綜上，精磨的工件表面結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較小的裂紋層深度和較為粗糙的表面。因為精磨表面的裂紋深度，決定了拋光的去除量，所以工件表面的裂紋深度應(yīng)成為評價精磨表面質(zhì)量的主要指標(biāo)。2 精磨的方法散粒磨料精磨，又稱古典法精磨（磨砂）。金剛石丸片精磨，又稱高速精磨。散粒磨料精磨與金剛石精磨的優(yōu)缺點分析產(chǎn)能品質(zhì)成本機(jī)臺性能要求金剛石精磨高優(yōu)、穩(wěn)定高高散粒磨料精磨較低低低低從以上表格分析出金剛石精磨與散粒磨料精磨的優(yōu)缺點。由于金剛石精磨具有一系列優(yōu)點因此得到迅速推廣和普遍應(yīng)用。在這里就根據(jù)我司設(shè)備介紹金剛石精

4、磨加工方法、原理。3.金剛石精磨的含義金剛石精磨就是用粘貼有金剛石丸片的模子通過機(jī)臺的高壓、高轉(zhuǎn)速、冷卻液作用等加工條件加工零件的方法。金剛石丸片貼附在模子上要按一定的排列形式（有同心圓、螺旋、三角形等）4. 丸片相關(guān)知識介紹：丸片的待性參數(shù)金鋼石丸片就是將金鋼石微粉與結(jié)合劑燒結(jié)而成的，其參數(shù)主要有金鋼石的粒度、濃度、結(jié)合劑的種類和丸片尺寸等。a. 粒度的選擇：我司精磨加工要分為兩次精磨。第一道精磨主要為切削厚度讓其盡快達(dá)到規(guī)定的尺寸及適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，所以一般選擇較粗粒度的丸片，如國產(chǎn)：W28、W14、進(jìn)口、1000#、1200#、1500#等；第二道精磨需加工較好的表面透明度并使用保證穩(wěn)定

5、性，所以對丸片粒度的選擇一般有：國產(chǎn)、W10、W7、進(jìn)口：1500#、1800#、2000#等b. 濃度的選擇：金鋼石丸片的濃度是指金鋼石丸片有效體積每立方厘米含有金鋼石的重量，規(guī)定每立方厘米中含有4.39克拉金鋼石作為100%濃度，1克拉=0.2g，濃度為50%其金鋼石含量為2.2克拉/cm3.。濃度過低或過高對精磨品質(zhì)與效率都有較大影響， 如果濃度過高，結(jié)合劑就相對減少，這樣對金鋼石顆粒的把持力減弱金鋼石顆粒會過早脫落；若濃度過低，金鋼石顆粒相對減少，作用在每個金鋼石顆粒上的切削力增大，也可能使金鋼石顆粒過早脫落。c. 結(jié)合劑： 金鋼石磨片的結(jié)合劑主要作用是把持金鋼石顆粒，結(jié)合劑的硬度，直

6、接影響鈍化金鋼石顆粒的脫落速度，即影響磨削效率和工件表面質(zhì)量，因此結(jié)合劑硬度要與金鋼石顆粒的磨鈍速度和玻璃的抗磨性相匹配，即結(jié)合劑磨損速度應(yīng)與金鋼石磨耗速度大致相同，一般結(jié)合劑的硬度與玻璃的硬度相當(dāng)，較硬才質(zhì)的玻璃要用較硬的結(jié)合劑，以利于削磨效率；較軟的玻璃要用較軟的結(jié)合劑，以保證玻璃表面的質(zhì)量，太硬會產(chǎn)生傷痕?，F(xiàn)使用的結(jié)合劑耐磨性由弱到強(qiáng)依次為：金屬結(jié)合劑、樹脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和電鍍結(jié)合劑四種，我們現(xiàn)在所使用的丸片一般為金屬結(jié)合劑和樹脂結(jié)合劑。金屬結(jié)合劑：結(jié)合力強(qiáng)、耐磨性好、磨耗小，使用壽命長，可以承受較大的載荷磨削，但成本高，自銳性稍差，鈍化的金鋼石顆粒不能及時脫落，磨削過程不能充分冷卻

7、，易堵塞發(fā)熱。樹脂結(jié)合劑：加工表面粗糙度小，磨削中不易堵塞發(fā)熱，耐磨性差，不適合大負(fù)荷磨削。d. 丸片的形狀和尺寸形狀：丸片一般為圓形，國外也有矩形。 尺寸：主要指丸片的直經(jīng)和厚度，曲率半徑。 選擇尺寸一般取決于精磨基體的曲率半徑，口徑和玻璃的外徑。 粘貼方法丸片的粘貼方法對精磨品質(zhì)的影響及過程中光圈、外觀、弧度、厚度等的穩(wěn)定性有重要的影響。最基本應(yīng)保證磨具的形穩(wěn)性，冷卻液流動，以利散熱排屑粘貼方法主要為丸片排列的形狀，丸片的覆蓋率等。a. 丸片排列的形狀一般為同心圓、螺旋狀形、菊花形、三角形等。一般應(yīng)用最多的為三角形排列方法使它加工中光圈較好控制不易出現(xiàn)局部不規(guī)則現(xiàn)象。b. 覆蓋率是指排列在

8、磨具上的丸片表面積之和與基本球缺表面積之比覆蓋率越大，在相同條件下玻璃磨去量相對減少，因為覆蓋率大，使玻璃表面所受壓力減少，玻璃磨去量反而減少，磨削效率反而降低。一般小鏡片，模子覆蓋率要大，這樣使磨具形穩(wěn)性保持較好，而大鏡片覆蓋率需稍小，得切削厚度，縮短加工時間，提高效率。丸片的選別原則：（據(jù)要加工鏡片的材質(zhì)的磨耗度選擇）a. 磨耗度小，需擇結(jié)合劑硬，金剛石粒度粗的丸片。b. 磨耗度大，需選擇結(jié)合劑軟，金剛石粒度細(xì)的丸片。5. 冷卻液冷卻液的作用是散發(fā)加工過程產(chǎn)生的熱量，去除磨削碎屑和減少磨具與玻璃的磨擦， 即起到冷卻、清洗、潤滑作用及對玻璃和磨具的化學(xué)作用。冷卻作用：指在高速壓下，吸收帶走玻

9、璃與磨具產(chǎn)生磨削熱，降低磨具的磨耗，提高其使用壽命和穩(wěn)定性，減小熱應(yīng)變對玻璃的影響；潤滑作用：指減少磨擦能力，即降低磨削阻力和磨具磨損能力，但潤滑作用需適當(dāng)，不能太大，否則會降低磨削效率；清洗作用：及時清除加工中產(chǎn)生的玻璃碎屑和磨具碎屑。如果冷卻液清洗作用差，在加工中不斷產(chǎn)生的碎屑不能及時清除，堆積在玻璃的磨具表面上；由于高速壓的作用，在磨具表面會形成一層材料膜，使磨具變鈍，鈍化的磨具會破壞自銳作用，影響磨削效率，同時表面粗糙度加大；化學(xué)作用：金鋼石磨具中的結(jié)合劑被冷卻液暖慢的腐蝕、溶解、加速了鈍化的金鋼石顆粒從磨具脫落下來，新的顆粒露出表面，使磨具產(chǎn)生自銳作用，這種自銳作用不是丸片自身固有的

10、那種自銳作用，而是冷卻液對磨具腐蝕的一種化學(xué)作用。冷卻液一般分為：水溶液類、切削油類、乳化液類。種類選擇不當(dāng)，將直接影響玻璃表面質(zhì)量，還會影響磨具的使用壽命。隨著加工延續(xù)，冷卻液中的玻璃碎屑含量越來越高。如達(dá)到4-5%磨具會產(chǎn)生釉化，使玻璃表面造成劃痕，而且操用者的皮膚也有害，所以需清除碎屑或更換冷卻液。一般用離心機(jī)過濾，或加入小量凝固劑使碎屑沉淀。二、公司現(xiàn)有設(shè)備介紹。我司現(xiàn)有的設(shè)備型號：JPT15.4、CF-4、HSPM-0.5、HP-048、KJ-077、JPRYO6.4、JPRO12.4根據(jù)加工原理、擺弧方式可分為：上擺、下擺、平擺。1. 平擺機(jī)型：JPRYO6.4 JPRO12.4項

11、目JPRO12.4JPRYO6.4加工曲率凹凸R20R凹凸R20R加工直徑201201060主軸數(shù)4軸4軸主軸間距260220主軸轉(zhuǎn)速0235002350主軸可轉(zhuǎn)角度-10前 +40后-10前 +40后擺架擺動次數(shù)4545擺輪偏心量2717加工原理：機(jī)臺擺弧是通過一個偏心而使鐵筆頭進(jìn)行橢圓擺弧的單片或者是多片加工方法。2. 上擺機(jī)：CF-4A JPT15.4項目CF-4AJPT15.4機(jī)械運動方式球芯弧擺球芯弧擺最大加工直徑研磨皿最大50 mm430mm加工曲率范圍凸120凹150R1R5擺弧角度050050主軸轉(zhuǎn)速1000、2000、3000RPM03600RPM加工壓力氣壓07.5Kg/C

12、M09.9Kg/CM球芯高度2540mm根據(jù)接頭高度調(diào)整加工原理：串棒繞球芯圓弧式擺動，不論擺到任何位置，串棒尖端到球芯點的距離不變。如圖：3. 下擺機(jī)：HP-048 KJ-077 HSPM-0.5項目HP-048KJ-077HSPM-0.5備注主軸轉(zhuǎn)速03600RPM1000、2000、300003600RPM加工曲率范圍R5R70R5R70R3R5加工直徑和曲率是理論上的值加工直徑范圍532mm532mm330mm壓力090mm0110mm3.2cm彈簧加壓擺角045045045加工原理：機(jī)臺通過主軸擺動，使鏡片在球芯點上加工鏡片的方式，其加工原理和上擺機(jī)的加工原理一樣。三、 作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書的

13、認(rèn)識作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書是品質(zhì)加工的重要依據(jù)，需要去執(zhí)行、維護(hù)它。內(nèi)容：（1）零件編號，使用單位、面別、及編制、審核、批準(zhǔn)。 （2）加工流程根據(jù)鏡形狀、材質(zhì)等工藝參數(shù)制定最優(yōu)的加工工藝流程。 （3）工程圖面精磨加工中各個面的具體圖面：均標(biāo)注有相關(guān)寸法要求。（4）參考圖面上道工序完成品圖面（5）加工條件鏡片加工所需要設(shè)定的加工條件（如:機(jī)型、轉(zhuǎn)速、壓力、時間、精磨液濃度丸片號及粘法）（6）品質(zhì)管理鏡片加工后的各項規(guī)格要求及過程中的檢查頻率、項目、檢查重點等。（7）修訂項目作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)條件不完善需修改時，工程師修訂填寫（8）備注重點注意項目的標(biāo)示，是加工者須重點執(zhí)行的。四、 機(jī)臺的切換1、 機(jī)臺切換前首先依作業(yè)

14、標(biāo)準(zhǔn)書選定機(jī)臺2、 準(zhǔn)備冶工具夾具、模子、修模、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)書、千百分表、樣板、歸零件、接頭、托架。3、 準(zhǔn)備所用這輔助工具擦布、毛巾、調(diào)試工具4、 檢查機(jī)臺運轉(zhuǎn)是否正常、氣壓是否穩(wěn)定5、 根據(jù)鏡片才質(zhì)配比冷卻液濃度。6、 將模子裝入主軸，調(diào)試同心度，調(diào)試串棒或上軸高度，使用損品進(jìn)行試機(jī)，進(jìn)行曲率，外觀、弧度、切削量的檢查，如不符合要求，需對機(jī)臺進(jìn)行調(diào)整（如擺幅、壓力傾斜角度等）或修整精磨模直至OK，然后設(shè)定好最佳條件，交于作業(yè)員加工。五、 精磨模的修復(fù)在加工過程中，避免不了會出現(xiàn)光圈、外觀不良現(xiàn)象，所以需對模子進(jìn)行修復(fù)，如有好的方法將大大減少浪費，提高高效率。1、 在出現(xiàn)不良現(xiàn)象時，首先確認(rèn)不良現(xiàn)象產(chǎn)生原因，是否需對模子進(jìn)行修復(fù)，如在短時間內(nèi)能通過其它方式改善，就盡量避免修模子，因為它是對成本的一種浪費而且修模后表面粗糙，對外觀也有影響。2、 修模前首先確認(rèn)修模曲率是否OK3、 如修模太正則用砂石與修模頂部對磨，直至曲率OK。4、 修模的口徑需恰當(dāng)，太大模子不易合修復(fù)，太小模子不易修正，如修模太正，模子容易修負(fù)。可將模子放下面，修模放上面進(jìn)行修復(fù)。5、 修模對在保證修模精度的同時，須使用10#或20#砂修