机械零件表面的精整与光饰

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机械零件表面的精整与光饰
3 D" W& Z' Z  ^) ~9 l2 Z% a机械零件投入机械加工的每张图纸都有去毛刺的技术要求，去毛刺工序，工艺人员往往无法编制工艺文件，通常采用锉刀、布轮、砂布、砂带等办法来去除毛刺。随着科学技术的进步和生产的发展，人工去毛刺已不能适应现代市场竟争的产品质量和生产方式的要求，光整加工技术逐步取代了传统的去毛刺工艺，而且越来越被人们所重视，目前有些先进企业机械零件的精整与光饰已被技术人员编入图纸技术要求的内容，并形成了标准工序。
    自由磨具表面光整加工技术
    自由磨具表面光整加工技术包括旋流式、离心式、叉轴式、卧式四大系列，及十几种机型及相应的磨料磨液辅料，经数百种机械零件的精整与光饰的工艺试验研究，取得了较好效果。取得了较好的经济效益和社会效益。
    自由磨具光整加工注意事项
    滚磨光整加工技术的实用工艺过程是：
    除油处理→光整加工及去毛刺→分选→清洗→烘干→防锈处理
$ y" F/ P; F2 n& M) Z    ◆除油处理：光整前的零件要进行彻底除油处理，常采用超声波清洗方法效果最佳。如果工件上油污进入，磨块切削力明显减弱，磨剂作用会降低、光整效果、效率下降，光整后的零件表面不光亮。
    ◆光整加工：光整加工主要是根据被光整零件件的结构形状、尺寸大小及光整要求选择或确定设备形式、设备规格、工艺用料、工艺参数等内容。
    ◆光整加工后处理包括三方面：磨块与工件的分选、磨块与工件的清洗及工件的脱水防锈。
  m: l# Q/ I5 k: s! I. q% b3 ]# ^* @    磨块与工件的分选常用方法有：手工筛选、机械筛选、振动筛选、手工电磁分选和传送带式磁力分选，可根据实际情况选用。磨块与工件的清洗采用超声波清洗方法最佳，再用清请水冲洗干净，要特别注意工件的脱水烘干和防锈处理。
0 X3 w5 p5 h# ?, |7 S7 i    大量工艺试验发现，工件经滚磨光整加工后表面光洁铮亮，其表层的活跃金属分子赤裸暴露在空气中很快氧化变黑，继而生锈，原因清洗后留在零件表面上的水膜形成了电化学腐蚀所必须的一层电解质溶液。水的电离度虽小，但仍可电离成H+和[OH]-，这种电离过程随温度升高而加快。同时水中还溶解有CO2、SO2等，都极易与水结合。
" }. ~! t7 a1 x* d( M3 n% z; |% n    H2O→H++[OH]-
& h- D( }; C3 G+ N/ x2 r# }- e    CO2+H2O→H2CO3→H++[HCO3]-
    铁和铁中的杂质浸泡在有H+、[OH]-和[HCO3]-等多种离子的溶液中一样，形成了腐蚀电池，铁是阳极、杂质是阴极。一般情况下，水膜里含有氧气，阳极上的铁被氧化成Fe2+离子，在阳极上获得电子的是氧，然后与水结合成[OH]-离子。腐蚀反应为：
) C- C6 p' G$ f    2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2
' x6 H) s5 ?+ J1 G5 a+ s    由此看来，光整前除油处理和光整后的脱水烘干、防锈处理是非常必要的，二者缺一不可，其方法也很多。脱水烘干通常采用工业型甩干机，防锈油用主要成份是羊毛脂，石油磺酸钡，石油磺酸钠及助剂。机床、磨料和夹具是磨粒流加工的三个要素：
    ◆挤压研磨机床：其作用是固定工件和夹具，控制挤出压力。在一定的压力作用下，使磨料研磨被加工表面，得到去毛刺、倒角的效果。机床压力范围从7～224kg/cm2；
' i1 q$ R- B7 l- o; W    ◆磨料：是由一种具有粘弹性、柔软性和切割性的半固态载体和一定量磨砂拌和而成。不同载体的粘度、磨砂种类、磨粒大小，可以产生不同的效果。常用磨料类型有：碳化硅、立方氮化硼、氧化铝和金钢砂。砂粒尺寸在0.005～1.5mm。高粘度磨料可用于对零件的壁面和大通道进行均匀研磨；低粘度磨料用于对零部件边角倒圆和小通道进行研磨；
7 o/ u, S2 {4 I    ◆夹具：使零件定位，并引导磨料到达被加工部位，堵住不需要加工的部位。
* e* C, @$ n0 A' }    要顺利完成零件的磨粒流加工，得到最佳加工效果，影响因素很多，除设备以外，还包括磨料的选择、挤压力的大小、循环次数、夹具的合理设计等。
    优点:挤压研磨是对金属材料进行微量去除，对零件内腔交叉部位去毛刺并倒圆，达到精细加工的目的。磨粒流加工具有精确性、稳定性和灵活性。广泛用于汽车业和各种生产制造业。它最根本的优点是：可以通达零件复杂而难以进入的部位；抛光表面均匀、完整；批量零件的加工效果重复一致。这些加工特点使零件性能得到改善，寿命延长，同时减免繁杂的手工劳动，大大降低劳动强度。如汽车进气管，手工抛光其内表面时，只能先切割开，抛光后再焊接起来。而用磨粒流加工方法，不需要切割打开就可以完成内表面抛光。除了作为一种抛光手段，磨粒流工艺还可以对一些表面形状公差、质量要求极其严格的零件进行微量磨削加工。
    应用：磨料流加工适用于加工不同的零件和尺寸。小至0.2mm的小孔或1.5mm直径的齿轮，大至50mm直径的花键通道，甚至1.2m的透平叶轮。加工大型零件的机床可以装置回旋臂或输送轨道。
    该工艺已广泛用于汽车零部件的精加工：进排气管、进气门、增压腔、喷油器、喷油嘴、气缸头、涡轮壳体和叶片、花键、齿轮、制动器等。如：粗糙的气缸头铸造件在专门的二工位磨粒流生产线上，每小时生产量可达到30件，粗糙度从Ra4μm或Ra5μm达到Ra0.4μm,可使废气排放量减少7%，发动机功率增加6%，行驶里程数增加5%。
0 M1 q1 ~' b/ m: n" e3 ^& v    近年来研制开发出的微孔磨粒流机床，在加工喷油嘴方面独树一帜。它根据挤出压力、磨料温度和粘度之间的关系，进行复杂的程序运算。加工过程中，当喷油嘴的设定流量到达时，加工即自动停止。加工时间在10秒左右，流量散差可控制在±1%。与此加工设备配套的还有流量测试仪以及高压清洗设备。这些设备可根据用户需要，提供单工位或多工位的。也可以是带机械手连接，包括加工、测量、清洗的全套系统。
    机械零件投入机械加工的每张图纸都有去毛刺的技术要求，去毛刺工序，工艺人员往往无法编制工艺文件，通常采用锉刀、布轮、砂布、砂带等办法来去除毛刺。随着科学技术的进步和生产的发展，人工去毛刺已不能适应现代市场竟争的产品质量和生产方式的要求，光整加工技术逐步取代了传统的去毛刺工艺，而且越来越被人们所重视，目前有些先进企业机械零件的精整与光饰已被技术人员编入图纸技术要求的内容，并形成了标准工序。
3 S& m! M7 k$ U! |1 l    自由磨具表面光整加工技术
    自由磨具表面光整加工技术包括旋流式、离心式、叉轴式、卧式四大系列，及十几种机型及相应的磨料磨液辅料，经数百种机械零件的精整与光饰的工艺试验研究，取得了较好效果。取得了较好的经济效益和社会效益。
    自由磨具光整加工注意事项
$ E0 M, f; H9 D    滚磨光整加工技术的实用工艺过程是：
. D( O7 J3 U/ G7 f# [1 {. [5 z    除油处理→光整加工及去毛刺→分选→清洗→烘干→防锈处理
    ◆除油处理：光整前的零件要进行彻底除油处理，常采用超声波清洗方法效果最佳。如果工件上油污进入，磨块切削力明显减弱，磨剂作用会降低、光整效果、效率下降，光整后的零件表面不光亮。
5 D" D/ v1 A* k8 |9 y3 k6 a! }    ◆光整加工：光整加工主要是根据被光整零件件的结构形状、尺寸大小及光整要求选择或确定设备形式、设备规格、工艺用料、工艺参数等内容。
$ U- ^9 R, y0 ~' b/ B( Z; h& c    ◆光整加工后处理包括三方面：磨块与工件的分选、磨块与工件的清洗及工件的脱水防锈。
    磨块与工件的分选常用方法有：手工筛选、机械筛选、振动筛选、手工电磁分选和传送带式磁力分选，可根据实际情况选用。磨块与工件的清洗采用超声波清洗方法最佳，再用清请水冲洗干净，要特别注意工件的脱水烘干和防锈处理。
    大量工艺试验发现，工件经滚磨光整加工后表面光洁铮亮，其表层的活跃金属分子赤裸暴露在空气中很快氧化变黑，继而生锈，原因清洗后留在零件表面上的水膜形成了电化学腐蚀所必须的一层电解质溶液。水的电离度虽小，但仍可电离成H+和[OH]-，这种电离过程随温度升高而加快。同时水中还溶解有CO2、SO2等，都极易与水结合。
) [4 s  j9 a( {9 j- o; J5 C    H2O→H++[OH]-
    CO2+H2O→H2CO3→H++[HCO3]-
: `2 t0 d6 c( R! y# L# t    铁和铁中的杂质浸泡在有H+、[OH]-和[HCO3]-等多种离子的溶液中一样，形成了腐蚀电池，铁是阳极、杂质是阴极。一般情况下，水膜里含有氧气，阳极上的铁被氧化成Fe2+离子，在阳极上获得电子的是氧，然后与水结合成[OH]-离子。腐蚀反应为：
    2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2
/ W( N/ m/ r" ~$ H2 o1 N% h# a    由此看来，光整前除油处理和光整后的脱水烘干、防锈处理是非常必要的，二者缺一不可，其方法也很多。脱水烘干通常采用工业型甩干机，防锈油用主要成份是羊毛脂，石油磺酸钡，石油磺酸钠及助剂。机床、磨料和夹具是磨粒流加工的三个要素：
. E7 w" w5 l7 e    ◆挤压研磨机床：其作用是固定工件和夹具，控制挤出压力。在一定的压力作用下，使磨料研磨被加工表面，得到去毛刺、倒角的效果。机床压力范围从7～224kg/cm2；
7 I& d: @3 w7 `- f" h! O8 b    ◆磨料：是由一种具有粘弹性、柔软性和切割性的半固态载体和一定量磨砂拌和而成。不同载体的粘度、磨砂种类、磨粒大小，可以产生不同的效果。常用磨料类型有：碳化硅、立方氮化硼、氧化铝和金钢砂。砂粒尺寸在0.005～1.5mm。高粘度磨料可用于对零件的壁面和大通道进行均匀研磨；低粘度磨料用于对零部件边角倒圆和小通道进行研磨；
    ◆夹具：使零件定位，并引导磨料到达被加工部位，堵住不需要加工的部位。
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+ Y' m& n- V' L1 Q  Y& A/ D8 o1 Z* m    优点:挤压研磨是对金属材料进行微量去除，对零件内腔交叉部位去毛刺并倒圆，达到精细加工的目的。磨粒流加工具有精确性、稳定性和灵活性。广泛用于汽车业和各种生产制造业。它最根本的优点是：可以通达零件复杂而难以进入的部位；抛光表面均匀、完整；批量零件的加工效果重复一致。这些加工特点使零件性能得到改善，寿命延长，同时减免繁杂的手工劳动，大大降低劳动强度。如汽车进气管，手工抛光其内表面时，只能先切割开，抛光后再焊接起来。而用磨粒流加工方法，不需要切割打开就可以完成内表面抛光。除了作为一种抛光手段，磨粒流工艺还可以对一些表面形状公差、质量要求极其严格的零件进行微量磨削加工。
    应用：磨料流加工适用于加工不同的零件和尺寸。小至0.2mm的小孔或1.5mm直径的齿轮，大至50mm直径的花键通道，甚至1.2m的透平叶轮。加工大型零件的机床可以装置回旋臂或输送轨道。
    该工艺已广泛用于汽车零部件的精加工：进排气管、进气门、增压腔、喷油器、喷油嘴、气缸头、涡轮壳体和叶片、花键、齿轮、制动器等。如：粗糙的气缸头铸造件在专门的二工位磨粒流生产线上，每小时生产量可达到30件，粗糙度从Ra4μm或Ra5μm达到Ra0.4μm,可使废气排放量减少7%，发动机功率增加6%，行驶里程数增加5%。
    近年来研制开发出的微孔磨粒流机床，在加工喷油嘴方面独树一帜。它根据挤出压力、磨料温度和粘度之间的关系，进行复杂的程序运算。加工过程中，当喷油嘴的设定流量到达时，加工即自动停止。加工时间在10秒左右，流量散差可控制在±1%。与此加工设备配套的还有流量测试仪以及高压清洗设备。这些设备可根据用户需要，提供单工位或多工位的。也可以是带机械手连接，包括加工、测量、清洗的全套系统。