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磨料的机械抛光方式及原理

  • 金刚砂抛光是用柔软材料制成的抛光轮,用胶或油脂固定磨粒或半固定磨粒或浸含游离磨粒,抛光轮做高速旋转,工件与抛光轮做进给运动加工工件,使工件获得光滑、光亮表面的最终光饰加工工艺方法。其主要目的是去除前道加工工序的加工痕迹(刀痕、磨纹、划印、麻点、毛刺),一般不能提高工件形状精度和尺寸精度。通常还用于电镀或油染的衬底面、上光面和凹表面的光整加工,是一种简便、迅速、廉价的零件表面的最终光饰方法;在近代发展的抛光加工方法,还能同时提高工件的形状精度和尺寸精度。为与传统金刚砂抛光方法相区别,将现代抛光称为精密抛光、高精密抛光和超精密抛光。
    普通磨料抛光工件表面粗糙度Ra值达0.4μm精密抛光工件表面粗糙度Ra值达0.01μm,精度可达1μm;超精密抛光工件表面粗糙度Rz值达0.05μm。
  • 磨料的机械抛光方式
    抛光常用轮式抛光,分为手工抛光与机械抛光。常用的抛光方式如下。
    ①固结磨粒抛光;如图8-56(a)所示,磨粒胶粘在柔软材料的抛光轮上,比较牢固。抛光轮是弹性体,有一定的仿形性。在和工件的相对运动中,通过压力接触对工件进行加工。抛光轮常用棉布、帆布、毛毡、皮革、纸和麻等材料,经缝合、胶合或加固而成。经修整平稳后,在其切片层间和外圆周边交替涂敷一定的磨粒(如刚玉、金刚砂),达到规定的尺寸、厚度和质量要求,兼有一定的刚性和柔软性。棉布类抛光轮的弹性模量为100-200MPa,麻类抛光轮的弹性模量为400MPa。
    ②半固结磨粒抛光;如图8-56(b)所示,磨粒用油脂涂敷到抛光轮上,磨粒大部分被油脂包裹,油脂同时起润滑缓冲作用,防止工件表面被划出深痕;金刚砂磨粒在压力作用下在油脂中缓慢转动,使得磨粒全部切刃均有机会参加切削。
    采用对抛光剂有良好含浸性的材料,以保证抛光轮黏附磨粒的性能。帆布胶压抛光轮刚性好,切除力强,但仿形性差。棉布非整体缝合的抛光轮柔软性好,但抛光效率低。
    ③游离磨粒抛光;磨粒有更大的活动自由,可固结、半固结于抛光轮上;也可在抛光轮与上件之间滑动和滚动,如图8-56(c)所示。
    抛光轮为液中抛光轮,多采用脱脂木材和细毛毡制作。脱脂木材用红松、锻木制作较好,其材料松软,组织均匀,微观形状为蜂窝状结构,对抛光剂含浸性高且易干“壳膜化”(在抛光轮外圆面上磨料黏附一层硬壳),主要用于精密抛光和装饰抛光。
  • 磨料的机械抛光机理
    具有弹性和柔性的抛光轮在高速旋转下,微细磨粒被压向工件表面上,发生挤压和摩擦的机械作用,在工件表面上刻划出微小的划痕,生成细微的切屑;同时磨粒使工件表面产生熔融流动,工件表面上形成微观的凹凸的光滑表面。抛光剂中的脂肪酸在高温下起化学反应,从工件金属表面熔析出金属皂,形成一层薄膜。金属皂是一种易于被除去的化合物,起化学洗涤作用。由于摩擦及塑性流动的作用,工件被金刚砂抛光后,也产生轻微的表面变质层。此外,加工环境中的尘埃、异物的混入,对抛光表面也产生机械作用,对被抛光的表面产生划痕,造成抛光缺陷。
    一般抛光的线速度为2000m/min左右,抛光压力随抛光轮的刚性不同而不同,最高不大于1kPa,如过大则引起抛光轮变形。一般在抛光10s后,可将前道工序的表面粗糙度减少1/10-1/3,减少程度随不同磨粒种类而不同。
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