嵌砂研磨工艺特点及应用分析

 引 言

在当今航空航天、激光技术和精密仪器仪表及精密量具的制造过程中，随着机械加工技术的不断进步和发展，其加工工艺和加工方法都在不断改进和创新，但研磨仍然被作为精密加工手段之一被广泛应用。它具有设备简单、操作方便、加工质量稳定和精度高等特点，可以实现其它机械加工方法不易达到的尺寸精度、几何精度和表面粗糙度。而嵌砂研磨技术又因它本身所具有的加工工艺特点，常常在实际工作中被应用于_精密加工。

2 嵌砂研磨加工特点

嵌砂研磨是一种精密磨削的加工方式，即在研磨平板表层经过特殊的方法压嵌大量具有足够硬度且粒度变化小、分布均匀的微粉颗粒磨料。研磨前在平板表面加少量润滑油剂，在_速度和压力的作用下与被加工工件之间作相对运动。其实质是在自然性很强的加工条件下，工件的被加工表面在长时间多次往复的运动过程中，获得磨料多次相同机会的切削加工，是一个被加工工件表面的误差不断突出又不断被消除的过程，从而达到对所加工工件表层进行微量切削的目的。同时也使其研具在加工过程中受到均匀的切削和磨损，可与工件同时提高精度。在研磨加工过程中，带有_塑性变形的切削作用则是形成工件表面粗糙度的主要因素。研磨的加工余量预留是很微小的，往往是以微米而计，如此微小加工余量用一般常用的机械加工方法是难以实现的。嵌砂研磨以它所固有的工艺特点与加工方法，*可以_被加工工件的尺寸精度、几何精度以及表面粗糙度达到设计精度要求，又可保持研磨平板自身的几何精度，磨损少，经济耐用。

3 嵌砂研磨相关技术要求和注意的问题

_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应经过相应的稳定化处理，使其具有良好的尺寸稳定性。在研磨前预留的待加工尺寸精度、几何精度和表面粗糙度范围要小于被加工工件切削层尺寸精度和范围，这样才能够_有足够的加工余量来满足相关技术精度指标的要求。在研磨加工过程中，每个加工工件表面上任意一条假想的直线都尽可能互相保持平行状态，即工件相互间作平行移动。尽可量_工件上各点的运动轨迹和瞬时速度大致相同，并使工件的运动遍布整个嵌砂平板的表面，使其在各处受力均等，接受相同的加工条件。研磨加工过程中，由于受切削力的作用会产生大量的切削热，而切削热会对加工工件产生热变形，这对加工精度的影响是比较大的，比如线膨胀系数为 10.5μm/（m·℃），公称尺寸100mm 的加工工件，在一特定温度范围内，温度每升高 1℃，其伸长量为 1.05μm，这对尺寸精度影响是很大的。因此，在加工过程中应注意严格掌握加工时间，选择适当速度，实现微量进给以尽量减少切削热的产生，加工现场要有良好的散热条件，保持恒温。

4 嵌砂平板耐用度分析及衡量指标

嵌砂平板的耐用度是由其构成的材料、压砂工艺及研磨微粉的选择等因素决定的。一般采用铸铁做为制作嵌砂平板的理想材料，这主要是由其金相组织结构特点决定的。我们通过高倍电子显微镜观察嵌砂后的研磨平板表面得到的分析结果是：在铸铁平板基体组织中能嵌进研磨微粉颗粒的组织是珠光体，而珠光体是渗碳体与铁素体相间分布的共析体。铁素体含有量的所占比例大大高于渗碳体的含有量。又由于渗碳体与铁素体硬度的差别，研磨颗粒非常容易嵌入铁素体的组织当中，而嵌入铁素体之中研磨颗粒又受到周围渗碳体组织的牢固保护而不容易脱离。铸铁板基体中保持_量的铁素体是很有作用的，因为它可以将研磨过程中所产生的一些浮游磨粒陷入其中，避免在加工过程中对工件表面产生划痕。石墨组织的形状不受限制，它在研磨过程中脱离基体而成为良好的固态润滑剂，对研磨的效果产生良好的影响。经过理论分析和多年来的实践证明，用铸铁材料做嵌砂平板其压砂比较容易，压砂次数少而速度快，研磨微粉附着能力强，又可使研磨微粉在其基体表层呈非常均匀分布，在切削力等外力作用下不易脱落，具有较强的耐磨性。评定一个嵌砂平板的质量大致要衡量以下几个方面:首先用每次压砂的次数和所用时间的多少来相对评定研磨微粉颗粒嵌入平板的难易程度，压砂次数少且速度快为相对较佳；衡量一个嵌砂平板耐用度的好坏还要看它嵌入平板表层微粉颗粒在研磨加工过程中抵抗切削力的冲击作用而不易脱落的能力。在嵌砂平板表面研磨微粉颗粒数量的多少及分布的均匀性是_其在平板各处受切削力大小相同的前提条件。研磨平板应具有较强的耐磨性，这对于保持平板良好的几何精度和微粉颗粒嵌入的牢固性都起着重要作用。研磨微粉颗粒的选择也是研磨加工中的重要因素之一。磨料的质量好坏对被加工工件的加工精度和加工效率都有着直接关系。嵌砂研磨加工选择的磨料材料一般为白刚玉或其它_硬矿物质材料，经过特殊的工艺加工过程并剔除杂质，将相同粒度尺寸的磨料收集一起组成一种规格的研磨微粉，若其中含有其它杂质，研磨时反映在工件被加工表面_是致命的划痕，可使研磨无法继续进行而造成废品。保持研磨微粉颗粒尺寸的一致性，使其镶嵌在平板上的每一颗粒所受渗碳体的束缚力和在加工中所受的切削力均匀，从而增加微粉颗粒磨料在平板上嵌入稳固性，提高研磨平板的耐用度。特别是在研磨平板组织_时，其嵌入的牢固性随微粉颗粒的粒度组成变化而变化，相同粒度比例大的研磨能力明显高于比例小的研磨能力。

5 结 语

嵌砂研磨是一种较难掌握的一门技术，操作需要有_的经验积累和技巧。而嵌砂研磨具有经济实用、加工精度高等特点，是当今_精密加工中重要的加工手段之一，因而被广泛应用。