对钢、铁、玻璃及陶瓷等材料多采用磨料加工,即磨削和研磨、抛光,并在加工表面已经接近最后要求的条件下作为其最后的精密或超精密加工方法。
1)金刚石砂轮和CBN(立方氮化硼)砂轮磨削
金刚石砂轮精密磨削主要应用于玻璃、陶瓷等硬脆材料,可实现精密镜面磨削。砂轮形式主要有金属结合剂、陶瓷结合剂、树脂结合剂砂轮和电镀金刚石砂轮等。由于金刚石砂轮磨粒很硬,因此砂轮修整较困难。常用的修整方法有放电修整法(图7-4-14)、碳化硅杯形砂轮修整法(图7-4-15)等。对钢铁材料则可采用CBN砂轮精密磨削。
图7-4-14 放电修整法原理图
1—主轴;2—电刷;3—电源;4—绝缘体;5—工具电极;6—工作液喷嘴;7—金刚石砂轮;8—工件;9—冷却液喷嘴
图7-4-15 GC(碳化硅)杯形砂轮修整法
2)精密砂带抛光
用细粒度磨料制成的砂带加工出的表面粗糙度Ra值可达0.02 μm。目前砂带的带基用聚氨酯薄膜材料,有较高的强度,用静电植砂法制作的砂带,砂粒的等高性和切削性能更好。精密砂带抛光一般采用开式砂带加工方式。图7-4-16所示是开式砂带精密研抛硬磁盘涂层表面的情况,与闭合环形砂带高速循环磨削不同,砂带由卷带轮低速卷绕,始终有新砂带缓慢进入加工区,砂带经一次性使用即报废。这种开式砂带加工方法保持了加工工况的一致性,从而提高了生产过程中加工表面质量的稳定性。
3)游离磨料研磨抛光
如图7-4-17所示,在研磨抛光工具与工件之间加入研磨抛光剂,并施加一定的压力做相对运动,对工件进行研磨抛光,精度可达0.01 μm,表面粗糙度Ra可达0.005 μm。研磨抛光剂根据粗研、精研、镜面研磨的不同要求选择颗粒大小为W40~W0.5的磨料和润滑剂混合而成,研具选用比工件软的材料,如铸铁、铜、青铜、巴氏合金、硬木和软钢等。研磨时部分磨粒悬浮于研具与工件表面之间,部分嵌入研具表面层,当研具与工件在一定压力下做相对运动时,磨粒就在工件表面研去极薄的金属层。(www.daowen.com)
图7-4-16 超精镜面砂带抛光硬磁盘涂层表面
1—砂带轮;2—接触轮;3—激振器;4—卷带轮;5—磁盘(工件);6—真空吸盘
图7-4-17 研磨原理
1—工件;2—研具;3—研磨剂
4)珩磨
珩磨是一种在成批和大量生产中应用普遍的孔的精加工方法。例如汽车发动机缸套常采用珩磨工艺进行精加工。珩磨所用的磨具,是由几根粒度很细的油石砂条所组成的珩磨头。珩磨时,珩磨头具有3种运动(图7-4-18),即旋转运动、往复运动和垂直于加工表面的径向加压运动。旋转和往复运动的合成使砂条上的磨粒在孔的表面上的切削轨迹呈交叉而不重复的网纹,因而易获得低粗糙度的加工表面。为了能使砂条与孔表面均匀接触,以保证切去小而均匀的余量,珩磨头相对于安装工件的夹具一般有少量的浮动。因此珩磨前的精加工工序应保证孔的位置精度。
珩磨的应用范围很广,可以加工铸铁、淬火或不淬火的钢件,但不宜加工易堵塞砂条的韧性有色金属零件。
图7-4-18 珩磨加工示意图
1—工件;2—顶杆;3—磨条
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