工艺条件及使用的工具设备

    在进行磨光时，必须根据被磨的工件类型、形状、基体材料性质及磨光的要求，合理选用磨光的方法以及工艺条件。磨光的方式很多，通常可以分为自由磨光和非自由磨光两大类。

1．自由磨光

    自由磨光，即手持磨光，是金属表面加工的一种常用方法。手持磨光所用的磨具可以是砂轮，也可以是涂附磨具。

    将磨光机械固定，手持被加工工件进行磨光的方式称为固定式手持磨光。磨光轮、磨光带以及台式、立式和立柱台式砂轮机是应用最广泛的固定式手持磨光机械。不同规格的台式砂轮机砂轮的直径是给定的，所使用的砂轮最大直径为150mm、175mm、200mm、250mm、300mm和350mm。

    加工时采用手持砂轮机进行可移动的磨光方式称为移动式手持磨光。按结构形式分类，移动式手持磨光砂轮机可分为卧式、直角式、立式和软轴式。

（1）磨光轮 磨光轮是用棉布、特种纸、毛毡、呢绒线、皮革或其他纤维制的圆片外包上皮革心，用压制法、胶合法或缝合法制成。这些材料使磨光轮有一定的弹性。

    根据所用材料的不同，磨光轮分为软轮和硬轮两种。基体材料弹性硬，形状简单时，选用硬轮磨光;基体材料软，形状复杂时，选用弹性大的软轮磨光。

    磨光轮旋转的圆周速度与磨光效果关系密切，应根据基体的材料种类和对表面的质量要求选择磨光速度。基体金属材料越硬，对表面光洁度要求越高， 磨光速度应该越大。但过大的圆周速度会使磨光轮的使用寿命降低;而磨光速度太小时，生产效率低，表面质量差，因此应选择适当的圆周速度。

    磨光轮的圆周速度可按下式计算：

        V=πdn/60

    式中 V—圆周速度，m／s；

            d—磨光轮直径，m；

            n—磨光轮转速，r／min；

            π—圆周率，π＝3.1416。

    由上式可知增大磨光轮直径和提高转速都可以提高圆周速度。因此，选择合适的磨光速度首先应选用合适轮径的磨轮和控制轮轴转数。

    磨光圆周速度的选择，要依据被磨基材种类和零件形状等因素而定。一般来说，零件形状简单或钢铁零件粗磨时，都可以采取较大的圆周速度。相反，零件形状复杂或为有色金属（如铜、锌、铅、铝）及其合金时，要采用较小的圆周速度。总的来说，圆周速度的大小与金属的硬度成正比关系。其适宜的圆周线速度、磨轮的转数如表2-5和表2-6所列，不同的轮径、转速与圆周速度的关系如表2-7所列。

（2）磨光带除了用磨光轮磨光之外，也可使用磨光带进行磨光。带式磨光机的结构如图2-13所示。带式磨光机由环形砂带、接触轮和张紧轮（从动轮）三部分组成。磨光带由安装在电机轴上的接触轮带动，另一从动轮使其具有一定的张力，以便对基体进行磨光。

    磨光带由衬底、黏结剂和磨料三部分组成，如图2-14所示。磨光带的衬底用1～3层不同类型的织物、纸或皮革制成。在衬底上涂敷有黏结剂，黏结剂一般用合成树脂（环氧或酚醛树脂）、骨胶或皮胶。用静电植砂法使磨料颗粒沿着自身长轴轴线，以其基宽垂直于砂带衬底，尖端朝外，颗粒均匀分布。磨料则按需要选用，多使用SiC或Al₂O₃，磨料粒度可在较大范围内选用。磨光带黏结剂种类和特点如表2-8所列，表2-9所列的是磨光带基体种类及其适用范围。

    磨光带长度有1.2m、2.3m、2. 5m或更长，宽度一般为100~200mm,小型工件可用15~ 100mm,对大型平面也可选用更宽些的砂带。磨光带周长及宽度的基本尺寸及极限偏差如表2-10和表2-11所列。

    磨光带磨光特点如下。

    ①磨光带周长远大于磨光轮周长，削磨面积大，同时磨光时产生的热有足够的时间散失，冷却快。因此磨光带比磨光轮使用寿命长。另外，工件的温度也较低，可有效减少工件的变形、烧伤。

    ②用接触轮来调节磨光带的松紧，可对不同工件进行磨光，适应性强。

    ③使用很软的半充气的接触轮，磨光带与工件柔性结合，可磨光形状复杂的工件。

    ④采用合成树脂黏结磨料的磨光带，可进行湿磨。

    ⑤磨光速度快，磨光效率高。据称其磨光效率是磨光轮磨光的5倍。

    加工精度高，与磨光轮磨光的精度相当，可达±0.005mm，最高可达0.0012mm，平面度可达0.001mm，工件表面粗糙度Ra可达0.8～0.2μm。

    ⑥设备结构简单，操作简便，维修容易。
    ⑦磨光带磨光操作安全可靠。

    磨光带磨光的工艺参数，主要依据被磨光工件的材料种类、形状及表面状态，选择磨光带、接触轮及其他工艺参数。表2-12给出了常用磨光带磨光时的工艺条件。

    采用磨光带磨光时，除遵守表2-12的要求外，还应注意调整磨光带的张力。用硬接触轮时，磨光带要张紧些；用软接触轮时，应松一些，否则会失去软接触轮的柔软作用，容易划伤基体。

（3）移动式手持磨光工具

    ①卧式砂轮机

    如图2-15所示。这类砂轮机通常使用平形砂轮，它是以砂轮周边进行磨削的。砂轮的直径范围一般为100～200mm。气动卧式砂轮机在用于重型磨削加工时，与电动卧式砂轮机相比应用范围更广。小型号卧式砂轮机所使用的砂轮主要是锥形砂轮。砂轮的直径一般为19～70mm，高度为19～89mm。卧式砂轮机广泛用于清理大型工件的飞边、毛刺，打光焊缝，平磨表面及除锈等。

    ②直角式砂轮机 如图2-16所示。这类砂轮机所使用的砂轮 为钹形砂轮或碗形砂轮。但是也可以使用磨片、钢丝刷，有时还可 以使用切断砂轮。此类砂轮机可以装电动机，也可以装气动装置。 无需大量切削的磨削加工可使用直角砂轮机。直角式砂轮机所使用 的钹形砂轮直径为100～230mm。为保证磨削效率，磨削时应使钹 形砂轮表面与工件表面成15°～30°角，使钹形砂轮边缘大约有 25mm接触工件表面，如图2-17所示。

    ③立式砂轮机 如图2-18所示，立式砂轮机是利用砂轮端面 进行加工的。无论是气动砂轮机或是电动砂轮机，应用时通常以垂 直方向或接近于垂直方向接触加工件。这种砂轮机有效地利用自身 质量产生一定的磨削压力，给操作控制带来了方便。立式砂轮机一 般使用杯形砂轮，但也可以使用钹形砂轮。

    ④软轴式模具修磨机软轴模具修磨机的动力部分与手持部件 是通过一根软轴连接的，磨头固装在手持部件的轴上，如图2-19所示。在使用时，手持工作磨头部件即可操作。手持部件的更换十 分方便、快捷，即在软轴的末端插入手持部件，即可连接在一起。 驱动装置可挂可放，操作人员因而无需顾及电动机的重量。该加工 所使用的磨头是用氧化铝磨料（加工钢材时），或者碳化硅磨料 （加工铝制品或黄铜制品时）制作的。磨头的制作形状多种多样， 如圆柱形、锥形、球形等。这类修磨机的直接传动速度为0～14000r／min。修磨形状异常复杂的模腔，尤其是在淬火后需要修磨、磨光的 模腔，是这类修磨机整形和磨光的特长。

    ⑤手持涂附磨片盘磨机 除了以上采用固结磨具进行的手持磨削加工 外，还有采用涂附磨片进行的手持磨光加工工具—手持涂附磨片盘磨机。用涂附磨具进行手持磨光加工有许多优点：如安全、良好的柔曲性；重量轻； 无需修整；更换磨头快捷。这些优点已使涂附磨具在各种手持磨光加工中得到 了日益广泛的应用，如图2-20所示。

2．非自由磨光

（1）外圆磨光方式 在用砂轮的外圆周面磨光工件的外圆柱 面、外旋转对称面的方法当中，用两个顶尖或用卡盘安装工件进行 磨光的方式称为外圆磨光。图2-21所示为外圆磨光的各种加工方式。

（2）内圆磨光内圆磨光是孔的精加工方法之一。磨孔的方式基本上可以分为两种。一是磨削时工件绕所磨孔的中心线旋转，砂轮作高速旋转（转向与工件转向相反），工件（或砂轮）作轴向进给运动，在每次（或几次）往复行程后，砂轮作一次径向进给（见图2-22）。这种磨光方式适用于形状规则、便于回转的工件。二是磨光时工件固定不转，砂轮除了绕自身的轴线高速旋转外，还绕所 磨孔的中心线以较低速度作行星运动，以实现圆周进给。此外，砂进给运动后，加大砂轮行星运动的回转半径R，以实现径向进给。

    这种磨光方式称为行星式内圆磨光，主要用于磨光体积大或形状不对称、不便于回转的零件（见图2-23）。

（3）平面磨光 平面磨床是磨光非回转平面的主要机床。平面磨光是作为刨削和铣削的后加工工序，皆在获得足够的尺寸精度和加工表面粗糙度而发展起来的加工方法。另外，也有大量采用不经 切削加工而直接磨光毛坯表面加工成最终产品，即粗加工和精加工 一次完成的方法。

    平面磨光能够可靠地保证加工质量，并具有相当高的生产效 率。除了广泛地应用于零件的精加工外，在大量生产中也用于粗加工。

    按磨光中砂轮的安装轴的方向和工作台的运动形式划分，平面 磨光的基本加工方式有卧轴式、立轴式、回转工作台式、往复工作台式等，如图2-24所示。

    根据加工面及加工精度的要求，外圆磨光、内圆磨光及平面磨光的工艺参数见表2-13～表2-15。

本文转载自《电镀前处理与后处理》编著    李异
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