第八章光整加工 光整加工是指以降低零件
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面粗糙度，提高表面形状精度和增加表面光泽为主要目的的研磨和抛光加工。模具零件为什么要进行研磨与抛光？模具成型表面的粗糙度对模具寿命和制件质量都有较大影响。磨削成型表面留下磨痕、微裂纹和划痕等缺陷；电火花和线切割加工之后，成型表面的变质层。7.1研磨与抛光 1、研磨的机理 研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微量加工的精密加工方法。 在被加工表面和研具之间置以游离磨料和润滑剂，使被加工表面和研具之间产生相对运动，并施以一定压力，通过其间的磨料作用去除表面突起，提高表面精度、降低表面粗糙度。 1-研具2-磨料3-切屑4-原加工变质层 5-研磨加工变质层6-工件基体 (1)微切削作用 (2)挤压塑性变形 钝化的磨粒在研磨压力作用下挤压被加工表面的粗糙突峰，使突峰趋向平缓和光滑，被加工表面产生微挤压塑性变形。(3)化学作用当采用氧化铬、硬脂酸等研磨剂时，研磨剂和被加工表面产生化学作用，形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜很容易被磨掉，而又不损伤材料基体。在研磨过程中氧化膜不断迅速形成，又很快被磨掉，提高了研磨效率。2、研磨的特点 (1)尺寸精度高： 加工表面的变形和变质层很轻微，可稳定获得高精度表面。尺寸精度可达0.025μm。 (2)形状精度高：圆度可达0.025μm、圆柱度可达0.lμm。 (3)表面粗糙度低： 表面粗糙度可达0.lμm。 (4)表面耐磨性提高： 研磨表面质量提高，使摩擦系数减小，并且使有效接触表面积增大，耐磨性提高。 （5）抗疲劳强度提高： 研磨表面存在着残余压应力，这种应力有利于提高零件表面的疲劳强度。 （6）不能提高各表面之间的位置精度。 （7）多为手工作业，劳动强度大。 3、抛光机理 抛光是一种比研磨切削更微小的加工，其加工过程与研磨基本相同。 其作用是进一步降低表面粗糙度，获得光滑表面，但不能改变表面的形状精度和位置精度。4、研磨抛光的分类 （1）按操作方式划分 1)手工研磨抛光 主要靠操作者采用辅助工具进行研磨抛光。加工质量主要依赖操作者的技艺水平，劳动强度比较大，效率比较低。 2)机械研磨抛光 主要依靠机械进行研廓抛光，如挤压研磨抛光、电化学研磨抛光等等。 机械研磨抛光质量不依赖操作者的个人技艺，工作效率比较高。（2）按运动轨迹划分 1)游离磨料研磨抛光 利用研磨抛光工具给游离状态的研磨抛光剂—定压力，使磨料以不重复的轨迹运动进行微切削作用和微塑性挤压变形。 2)固定磨料研磨抛光 研具本身含有磨料，在加工过程中，研具以一定压力接触被加工表面，磨料和工具的运动轨迹一致。 （3）按机理划分1)机械作用研磨抛光以磨料对被加工表面进行微切削为主的研磨抛光。2)非机械作用研磨抛光（4）按研磨抛光剂使用的条件划分1)湿研：效率高，多用粗、半精研。2）干研：精度高，效率低，精研。3）半干研：糊状膏，粗、精研均可。5、研磨抛光的加工要素研磨抛光方法 1、手工研磨抛光 型腔中的窄缝、盲孔、深孔和死角多用。 （1）研磨抛光剂： 研磨抛光剂是由磨料和研磨抛光液组成的均匀混合剂。 1）磨料 磨料的选择主要有磨料的种类和粒度。 磨料有氧化铝、碳化硅、金刚石、氧化铁磨料和氧化铬等多种。 磨料粒度主要依据研磨抛光前被加工表面的粗精度以且研磨抛光后的质量要求进行选择。 粗加工选较大的粒度，精加工选较小的粒度。 筛分法 以筛网中相邻两个网孔间的距离表示，即筛号，适用于4＃～240＃，号数越大表示颗粒尺寸越小，颗粒愈细。 显微镜
分析
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法 以显微镜测得的颗粒尺寸表示，适用于w65～w5，号数越小表示颗粒尺寸愈小，颗粒愈细。粒度小于100＃为磨粒，100＃～240＃为磨粉，w40以下为微粉。2）研磨抛光液 研磨抛光液起着调和磨料、使磨料均匀分布和冷却润滑的作用，控制调节磨料在研磨抛光剂中的含量。 有矿物油、动物油和植物油三类。10＃机油应用最普遍；煤油在粗、精加工中都可使用；猪油中含有油酸活性物质，在研磨抛光过程中与被加工表面发生化学反应，可提高研磨抛光效率，增加表面光泽。 3）研磨抛光膏 由磨料和研磨抛光液组成，分硬和软磨料研磨抛光膏两类。 硬磨料研磨抛光膏中的磨料有氧化铝、碳化硅、碳化硼和金刚石等，常用粒度为200＃，240＃，W40等磨粉和微粉，磨料硬度应大于工件硬度； 软磨料研磨抛光膏中的磨料多为氧化铝、氧化铁和氧化铬等，常用粒度为W20及以下的微粉，软磨料研磨抛光膏中含有油质活性物质，使用时可以用煤油或汽油稀释。（2）研磨抛光工具 1）研具材料 原则上研具材料硬度应比被加工材料硬度低，研具材料的软硬程度、耐磨性应该与被加工材料相适应。 研具材料有低碳钢、灰铸铁、黄铜、紫铜，硬木、竹片、塑料、皮革和毛毡等。 灰铸铁中含有石墨，耐磨性、润滑性及研磨效率比较理想，用于淬硬钢、硬质合金和铸铁材料的研磨； 低碳钢强度较高，用于较小孔径的研磨； 黄铜和紫铜用于研磨余量较大的情况，加工效率比较高，但加工后表面光泽性差，常用于粗研磨； 硬木、竹片、塑料和皮革等材料常用于窄缝、深槽及非规则几何形状的精研磨和抛光。2）研具 普通油石： 用于粗研磨，由氧化铝或碳化硅等磨料和黏结剂压制烧结而成。 研磨平板： 用于单一平面及中小镶件端面的研磨抛光，如冲裁凹模端面、塑料模中的平面分型面等。 研磨环： 用于车床或磨床上对外圆表面进行研磨的一种研具。研磨芯棒： 机械研磨抛光工具 圆盘式磨光机：用于去除一些大型模具仿形加工后的走刀痕迹及倒角，抛光精度不高，其抛光程度接近粗磨。研磨抛光辅助工具： ①电动往复式 ②电动直杆旋转式 ③电动弯头旋转式（3）研磨抛光工艺过程 1）坯件的准备 抛光前坯件应留有0.1～0.15mm的抛光余量。 预抛光的坯件表面粗糙度Ra为6.3～1.6μm。 2）抛光的工艺过程： ①将坯件先粗加工表面，用细锉进行交叉的锉削或用刮刀刮平。锉削后，表面不应有明显的刀纹和加工划痕。 ②用砂布进行表面磨光。 ③用金钢砂抛光并用毡布或呢子布粘取煤油或煤油与机油的混合物在被抛光表面磨。 ④在用金钢砂研磨时，先用粒度比较大的粗金刚砂、后用中号及细号粒度的金刚砂研磨。 ⑤经研磨后的表面，用呢布粘取细号金刚砂的干粉面再进行一次抛光，以获得美观光洁的表面。干抛光后的表面，再用细丝绸布擦干净。 3）研磨抛光阶段和轨迹粗研磨－－细研磨－－精研磨－－抛光磨料的运动轨迹要根据被加工表面的大小和形状来选择，有直线式、正弦曲线式、无规则圆环式、摆线式和椭圆线式等。抛光的运动方向应经常变换，否则会有纹路出现；前一道工序结束后，必须将杂物清除；复杂的凸、凹模及型腔型面的抛光，可以采用乙醇作为抛光液。 抛光中可能出现的缺陷及解决方法： “过抛光”，即抛光时间越长，表面反而越粗糙。机动抛光容易出现。 1）“桔皮状”问题：抛光时压力过大且时间过长。较软的材料容易产生，通过氮化或其他热处理方式增加材料的表面硬度。 2）“针孔状”问题：材料中含有杂质，在抛光过程中杂质从金属组织中脱离下来，形成针孔状小坑。解决方法为，避免用氧化铝抛光膏进行机抛。采用优质钢材。
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