精密研磨与抛光的主要工艺因素.pdf

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1、一、工艺因素及其选择原则精密研磨与抛光加工的主要工艺因素包括加工设备、研具、磨粒、加工液、工艺参数和加工环境等，如表所示，这些因素决定了最终加工精度和表面质量。工艺因素实例加工设备加工方式单面研磨、双面研磨运动方式旋转、往复摆动驱动方式手动、机械驱动、强制驱动、从动研具材料硬质、软质（弹性、粘弹性）形状平面、球面、非球面、圆柱面表面状态有槽、有空、无槽磨粒种类金属氧化物、金属碳化物、氮化物、硼化物材质、形状硬度、韧性、形状粒径几十微米---几十分之一微米加工液水性酸性--碱性、表面活性剂油性表面活性剂加工参数工件、研具相对速度1--100m/min

2、加工压力0.01-30N/cm²加工时间---10h加工环境温度室温变化±0.1℃尘埃利用洁净室、净化工作台图1二、研磨与抛光设备常用的研磨与抛光设备如图2所示，单面/运动方式电动驱动轴特征主要用途双面机数数单面加修整环型11工件在保持架内自转，研磨盘晶体、金属、工机旋转抛光单一平面陶瓷单面加行星运动型12将工件放入太阳齿轮与内齿轮同上工机22之间的环状保持架内，保持架带动工件作行星运动双2方定向12上下研磨盘不动，太阳齿轮与同上面22内齿轮转动加3固定型23内齿轮固定，上下研磨盘与太晶体、金属、工方阳齿轮转动陶瓷、铝、玻机向3璃、贵、化合型物上平

3、板23固定上研磨盘，下研磨盘与太同上固定性阳齿轮、内齿轮转动334方向型24传动上，下研磨盘，太阳轮，同上内轮等4个轴，4个电动机独立34传动，工件上下面的研磨长度44可以完全一致双面加摇摆动型33/4/5上、下平板任一为摇摆型，则同上工机载体就有摆动型，就可以做出44/5与行星运动不同的轨迹球面加摆动型1--41--4多用于球面、非球面镜片研磨，镜片，玻璃工机玻璃眼膜图2其中典型的单面研磨/抛光设备如图3所示的修整环型加工设备。加工时将被加工面，以一定的负载压于旋转的圆形研具上。工件本身跟着旋转，运动轨迹的随机性，使工件表面的去除量均匀。同时，工

4、件对研具的反作用，也使研具表面磨损，为避免加工精度恶化，在工件外侧配置旋转的修整环，使研具表面的磨损得以均匀修整。另一种应用最普遍的一种双研磨/抛光设备如图4，可利用这种设备加工高精度平行平面、圆柱面和球面。加工时工件放在齿轮状薄形保持架的载物孔内，上下均有工具座。为工件上得到的均匀不重复的加工轨迹，工件保持架齿面与设备的内齿圈和太阳轮同时啮合，工件既有自转又有公转，做行星运动。上盘将载荷传递给工件，具有一定的浮动以避免两工具盘不平行造成工件上下两加工不平行。图3修整环型抛光机原理示意图1---载物孔2--研具3--滚动轴承4--修整环保持架（可调

5、）5--修整环6--基盘7--工件8--粘结剂9--发麻载荷图4双面研磨/抛光设备及其保持架简图a--设备结构示意图b--工件保持架和内齿轮、太阳轮轮啮合c--不同形状工件的保持架1--内齿轮2--下研磨盘3--上研磨盘4--太阳齿轮5--工件6--保持架不论是单面还是双面研磨抛光加工，工件与研具的相对运动轨迹对工件面形精度有重要影响，对其基本要求如下：1）工件相对研具做平面运动，能使工件顺那个各点具有相同或相近的研磨行程。2）工件上任一点，尽量不出现运动轨迹的周期型重复。3）研磨运动平稳，避免曲率过大的运动转角。4）保证工件走遍整个研具表面，使研

6、磨盘得到均匀磨损，进而保证工件表面的平面度精度。5）及时变换工件的运动方向，使研磨纹路复杂多变，有利于减少表面粗糙度并保证表面均匀一直。常用的运动轨迹有：次摆线、外摆线和内摆线轨迹等。虽然复杂运动轨迹的重复性较小，但运动轨迹的重复仍是不可完全避免的。这样，研具表面形状就会在一定程度上“复印”到工件表面上。为消除抛光运动轨迹重复对试件平面精度的影响，除要求所采用的工件-研具相对运动方式具有较少的轨迹重复次数外，还应保证研具具有较高的面形精度。为此，研磨/抛光机上通常专门配备有研具的高精度平面修整装置。三、研磨盘与抛光盘常用的研磨盘及抛光盘材料及部分使

7、用如图5.常用的研磨盘材料有铸铁、玻璃、陶瓷等。研磨盘是用于土敷或嵌入魔力奥德载体，时磨粒发挥切削作用；同时又是研磨表面的成型工具。研磨盘本身是在研磨过程中与工件是相互修整的，研磨盘本身的几何精度按一定程度“复印”到工件上，故要求研磨盘的加工面有高的几何精度。对抛光盘的要求主要有：1）材料硬度一般比工件材料低，组织均匀致密、无杂质、异物、裂纹和缺陷，并有一定的磨料嵌入性和浸含性。2）结构合理，有良好的刚性、精度保持性和耐磨性。其工件表面应具有较高的几何精度。3）排屑性和散热性好。分类对象材料部分使用例硬金属铸铁、碳钢、工具钢一般材料研磨质金刚石抛光

8、材非金属玻璃、陶瓷化合物半导体材料研磨料软软质金属Sn、Pb、In、Cu焊接陶瓷抛光质天然树脂松脂、焦油、蜜蜡、树脂光学玻