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嵌砂研磨工藝特點及應(yīng)用分析

 引 言

在當(dāng)今航空航天、激光技術(shù)和精密儀器儀表及精密量具的制造過程中，隨著機械加工技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，其加工工藝和加工方法都在不斷改進和創(chuàng)新，但研磨仍然被作為精密加工手段之一被廣泛應(yīng)用。它具有設(shè)備簡單、操作方便、加工質(zhì)量穩(wěn)定和精度高等特點，可以實現(xiàn)其它機械加工方法不易達到的尺寸精度、幾何精度和表面粗糙度。而嵌砂研磨技術(shù)又因它本身所具有的加工工藝特點，常常在實際工作中被應(yīng)用于_精密加工。

2 嵌砂研磨加工特點

嵌砂研磨是一種精密磨削的加工方式，即在研磨平板表層經(jīng)過特殊的方法壓嵌大量具有足夠硬度且粒度變化小、分布均勻的微粉顆粒磨料。研磨前在平板表面加少量潤滑油劑，在_速度和壓力的作用下與被加工工件之間作相對運動。其實質(zhì)是在自然性很強的加工條件下，工件的被加工表面在長時間多次往復(fù)的運動過程中，獲得磨料多次相同機會的切削加工，是一個被加工工件表面的誤差不斷突出又不斷被消除的過程，從而達到對所加工工件表層進行微量切削的目的。同時也使其研具在加工過程中受到均勻的切削和磨損，可與工件同時提高精度。在研磨加工過程中，帶有_塑性變形的切削作用則是形成工件表面粗糙度的主要因素。研磨的加工余量預(yù)留是很微小的，往往是以微米而計，如此微小加工余量用一般常用的機械加工方法是難以實現(xiàn)的。嵌砂研磨以它所固有的工藝特點與加工方法，*可以_被加工工件的尺寸精度、幾何精度以及表面粗糙度達到設(shè)計精度要求，又可保持研磨平板自身的幾何精度，磨損少，經(jīng)濟耐用。

3 嵌砂研磨相關(guān)技術(shù)要求和注意的問題

_精密研磨一般采用嵌砂研磨的加工方法，首先要求被加工材料在加工前應(yīng)經(jīng)過相應(yīng)的穩(wěn)定化處理，使其具有良好的尺寸穩(wěn)定性。在研磨前預(yù)留的待加工尺寸精度、幾何精度和表面粗糙度范圍要小于被加工工件切削層尺寸精度和范圍，這樣才能夠_有足夠的加工余量來滿足相關(guān)技術(shù)精度指標(biāo)的要求。在研磨加工過程中，每個加工工件表面上任意一條假想的直線都盡可能互相保持平行狀態(tài)，即工件相互間作平行移動。盡可量_工件上各點的運動軌跡和瞬時速度大致相同，并使工件的運動遍布整個嵌砂平板的表面，使其在各處受力均等，接受相同的加工條件。研磨加工過程中，由于受切削力的作用會產(chǎn)生大量的切削熱，而切削熱會對加工工件產(chǎn)生熱變形，這對加工精度的影響是比較大的，比如線膨脹系數(shù)為 10.5μm/（m·℃），公稱尺寸100mm 的加工工件，在一特定溫度范圍內(nèi)，溫度每升高 1℃，其伸長量為 1.05μm，這對尺寸精度影響是很大的。因此，在加工過程中應(yīng)注意嚴格掌握加工時間，選擇適當(dāng)速度，實現(xiàn)微量進給以盡量減少切削熱的產(chǎn)生，加工現(xiàn)場要有良好的散熱條件，保持恒溫。

4 嵌砂平板耐用度分析及衡量指標(biāo)

嵌砂平板的耐用度是由其構(gòu)成的材料、壓砂工藝及研磨微粉的選擇等因素決定的。一般采用鑄鐵做為制作嵌砂平板的理想材料，這主要是由其金相組織結(jié)構(gòu)特點決定的。我們通過高倍電子顯微鏡觀察嵌砂后的研磨平板表面得到的分析結(jié)果是：在鑄鐵平板基體組織中能嵌進研磨微粉顆粒的組織是珠光體，而珠光體是滲碳體與鐵素體相間分布的共析體。鐵素體含有量的所占比例大大高于滲碳體的含有量。又由于滲碳體與鐵素體硬度的差別，研磨顆粒非常容易嵌入鐵素體的組織當(dāng)中，而嵌入鐵素體之中研磨顆粒又受到周圍滲碳體組織的牢固保護而不容易脫離。鑄鐵板基體中保持_量的鐵素體是很有作用的，因為它可以將研磨過程中所產(chǎn)生的一些浮游磨粒陷入其中，避免在加工過程中對工件表面產(chǎn)生劃痕。石墨組織的形狀不受限制，它在研磨過程中脫離基體而成為良好的固態(tài)潤滑劑，對研磨的效果產(chǎn)生良好的影響。經(jīng)過理論分析和多年來的實踐證明，用鑄鐵材料做嵌砂平板其壓砂比較容易，壓砂次數(shù)少而速度快，研磨微粉附著能力強，又可使研磨微粉在其基體表層呈非常均勻分布，在切削力等外力作用下不易脫落，具有較強的耐磨性。評定一個嵌砂平板的質(zhì)量大致要衡量以下幾個方面:首先用每次壓砂的次數(shù)和所用時間的多少來相對評定研磨微粉顆粒嵌入平板的難易程度，壓砂次數(shù)少且速度快為相對較佳；衡量一個嵌砂平板耐用度的好壞還要看它嵌入平板表層微粉顆粒在研磨加工過程中抵抗切削力的沖擊作用而不易脫落的能力。在嵌砂平板表面研磨微粉顆粒數(shù)量的多少及分布的均勻性是_其在平板各處受切削力大小相同的前提條件。研磨平板應(yīng)具有較強的耐磨性，這對于保持平板良好的幾何精度和微粉顆粒嵌入的牢固性都起著重要作用。研磨微粉顆粒的選擇也是研磨加工中的重要因素之一。磨料的質(zhì)量好壞對被加工工件的加工精度和加工效率都有著直接關(guān)系。嵌砂研磨加工選擇的磨料材料一般為白剛玉或其它_硬礦物質(zhì)材料，經(jīng)過特殊的工藝加工過程并剔除雜質(zhì)，將相同粒度尺寸的磨料收集一起組成一種規(guī)格的研磨微粉，若其中含有其它雜質(zhì)，研磨時反映在工件被加工表面_是致命的劃痕，可使研磨無法繼續(xù)進行而造成廢品。保持研磨微粉顆粒尺寸的一致性，使其鑲嵌在平板上的每一顆粒所受滲碳體的束縛力和在加工中所受的切削力均勻，從而增加微粉顆粒磨料在平板上嵌入穩(wěn)固性，提高研磨平板的耐用度。特別是在研磨平板組織_時，其嵌入的牢固性隨微粉顆粒的粒度組成變化而變化，相同粒度比例大的研磨能力明顯高于比例小的研磨能力。

5 結(jié) 語

嵌砂研磨是一種較難掌握的一門技術(shù)，操作需要有_的經(jīng)驗積累和技巧。而嵌砂研磨具有經(jīng)濟實用、加工精度高等特點，是當(dāng)今_精密加工中重要的加工手段之一，因而被廣泛應(yīng)用。