鏡面加工工藝探討

1、鏡面加工工藝摘要： 通過(guò)對(duì)鏡面加工工藝的探討和磨床的介紹，使得我們清楚研磨和拋光的工藝要求，以及工藝的特點(diǎn)原理。同時(shí)隨時(shí)代的發(fā)展前進(jìn)，對(duì)于現(xiàn)在的鏡面加工要求也越來(lái)越高，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，尤其是在精密拋光與研磨的工藝要求上，這是直接影響到產(chǎn)品的好壞和企業(yè)的知名度。在現(xiàn)代的微電子、光學(xué)領(lǐng)域時(shí)代，作為一名從事機(jī)械專(zhuān)業(yè)的人士更應(yīng)該深入了解精密研磨與拋光工藝。關(guān)鍵詞：鏡面 精密 工藝 磨床 研磨 拋光引言： 在精密與超精密加工技術(shù)中，模具拋光技術(shù)是模具表面工程中的重要組成部分，是模具制造過(guò)程中后處理的重要工藝。隨著鏡面注塑模具在生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用，模具拋光技術(shù)就成為模具生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題。模具表面拋光不單受

2、拋光設(shè)備和工藝技術(shù)的影響，還受模具材料鏡面度的影響，這一點(diǎn)還沒(méi)有引起足夠的重視，拋光本身受模具材料的制約。鏡面模具材料在冶煉時(shí)要求采用真空脫氣、氬氣保護(hù)鑄錠、垂直連鑄連軋、柔鍛等一系列先進(jìn)工藝，使鏡面模具鋼具內(nèi)部缺陷少、雜質(zhì)粒度細(xì)、彌散程度高、金屬晶粒度細(xì)、均勻度好等一系列優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到拋光至鏡面的模具鋼的要求。、鏡面研磨拋光技術(shù)在社會(huì)中的應(yīng)用在現(xiàn)代的許多領(lǐng)域中，都以各種各樣的形式應(yīng)用到人們的生活中。無(wú)論是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，還是軍事領(lǐng)域，或者是教學(xué)領(lǐng)域等等，都普遍應(yīng)用到鏡面研磨和拋光技術(shù)。只要你稍稍留意你身邊的產(chǎn)品，就會(huì)發(fā)現(xiàn)鏡面研磨技術(shù)的無(wú)處不在，如手機(jī)的液晶顯示屏，眼鏡的鏡片，還有數(shù)碼相機(jī)的鏡頭都需要

3、高要求的鏡面研磨技術(shù)。而生產(chǎn)這些產(chǎn)品的模具要求也很高，在國(guó)內(nèi)一般廠(chǎng)的技術(shù)是趕不上的，如傻瓜相機(jī)鏡頭注塑模、CD、 VCD 光盤(pán)及工具透明度要求高的注塑模仍有很大一部分依賴(lài)進(jìn)口。模具網(wǎng)CEO、國(guó)際模具及五金塑膠產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商協(xié)會(huì)負(fù)責(zé)人羅百輝指出，模具表面拋光不單受拋光設(shè)備和工藝技術(shù)的影響，還受模具材料鏡面度的影響，這一點(diǎn)還沒(méi)有引起足夠的重視，也就是說(shuō)，拋光本身受模具材料的制約。例如，用45#碳素鋼做注塑模時(shí)，拋光至 Ra0.2wm時(shí)，肉眼可見(jiàn)明顯的缺陷，繼續(xù)拋下去只能增加光亮度， 而粗糙度已無(wú)望改善，故目前國(guó)內(nèi)在鏡面模具生產(chǎn)中往往采用進(jìn)口模具材料，如瑞典的一勝百136、日本大同的PD555 等都能獲

4、得滿(mǎn)意的鏡面度。所以至今為止廣泛應(yīng)用的鏡面技術(shù)，還是存在有比較多的問(wèn)題，提升的空間很大，主要體現(xiàn)在設(shè)備的精度和加工材料這兩個(gè)方面。、鏡面研磨技術(shù)的發(fā)展研磨技術(shù)的發(fā)展是隨著磨床的發(fā)展而發(fā)展的，所以在早期的磨床的精度就代表了當(dāng)時(shí)研磨技術(shù)的精度。早在十八世紀(jì)30 年代，英國(guó)、德國(guó)和美國(guó)分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。 這些磨床是在當(dāng)時(shí)現(xiàn)成的機(jī)床如車(chē)床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 剛度低，磨削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。雖然是這樣，但相比于現(xiàn)代的研磨精度還差比較遠(yuǎn)，但是的研磨技術(shù)只是用在自行車(chē)、縫紉機(jī)和槍械等零件淬硬后的加工。到了十九世紀(jì)末，在巴黎博

5、覽會(huì)展出的美國(guó)布朗-夏普公司制造的萬(wàn)能外圓磨床，是首 次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機(jī)械。 它的工件頭架和尾座安裝在往復(fù)移動(dòng)的工作臺(tái)上， 箱形床 身提高了機(jī)床剛度，并帶有內(nèi)圓磨削附件，隨后就誕生了復(fù)移動(dòng)的平面磨床。 這時(shí)候的磨床 靈活性不強(qiáng)，而且加工面限制比較大且精度不高。在二十世紀(jì)初，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動(dòng)的應(yīng)用，對(duì)磨床的發(fā)展有很大的推動(dòng)作用。 隨著近代工業(yè)特別是汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，各種不同類(lèi)型的磨床相繼問(wèn)世。例如先后研制出加工氣缸體的行星內(nèi)圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤(pán)的活塞環(huán)磨床等。自動(dòng)測(cè)量裝置于1908年開(kāi)始應(yīng)用到磨床上。 到了 1920年前后，無(wú)心磨床、雙端面磨床、 軋輻磨床、導(dǎo)軌

6、磨床，琦磨機(jī)和超精加工機(jī)床等相繼制成使用；50年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床；60年代末又出現(xiàn)了砂輪線(xiàn)速度達(dá)6080米/秒的高速磨床和大切深、緩進(jìn)給磨削平面磨床；70年代，采用微處理機(jī)的數(shù)字控制和適應(yīng)控制等技術(shù)在磨床上得到了廣泛的應(yīng)用，研磨技術(shù)也進(jìn)入了微米時(shí)代。三、幾種鏡面的研磨技術(shù)研磨方法一般 可分為濕研、干研和半干研。以下是幾種超精密研磨技術(shù)：1 .彈性發(fā)射加工（EEM技術(shù)）這種技術(shù)是采用浸液的工作方式，使得粉末粒子作用在工件的表面，并于工件表面的第一層院子發(fā)生牢固的結(jié)合。而第一層與第二層原子相互分離，實(shí)現(xiàn)原子單位的極微小量的彈性破壞，達(dá)到材料的表面納米去除加工。這種精密研磨加工

7、技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體材料 的加工，加工之后工件表面層無(wú)塑性變形，而且不產(chǎn)生晶格。圖S揖性發(fā)射。I工源理1循環(huán)讀片要 二恒溫系統(tǒng)3變速電或機(jī)4十字券簧5數(shù)控主軸箱Gt轂桿1聚冢將球X挖光液機(jī)里料“工件1（1容器11夾具日數(shù)挖工作臺(tái)2 .電解磁力研磨電解磁力研磨時(shí)在磨料中加入一定比例的電解液，把工件放置在磁極間， 在磁場(chǎng)力的作用下，并由磁性磨料形成如刷子一樣的研磨刷， 以一定的壓力向工件表面， 在機(jī)床主軸的帶 動(dòng)下磨料和工件產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)在外加電場(chǎng)的作用下，工件的表面將發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，工件表面凸凹不平的凸出部位被迅速溶解， 使得工件的表面迅速整平。 優(yōu)點(diǎn)：表面可形成更 具有耐蝕性的透明固體

8、鹽膜缺點(diǎn)： 拋光要求度不高，需要加熱使用，電解液有危害，綜合成O圖12數(shù)控電解磁力研,磨工作原理life 1 理性鐵芯m菱線(xiàn)林4線(xiàn)車(chē) 5,域性雋科 6強(qiáng)腐覽3 .精密砂帶研磨.精密砂帶研磨是采用微細(xì)磨料砂帶，以磨料振動(dòng)沖擊滑擦工件表面的一種復(fù)合式微細(xì) 加工，適用于各種曲面的研磨。砂帶磨削幾乎能加工所有工程材料，從一般家庭生活到工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域無(wú)所不用。作為新型涂附磨削工藝，砂帶磨削技術(shù)已經(jīng)被當(dāng)作與砂輪磨削同等重要不可缺少加工方法。 綜觀近幾年來(lái)國(guó)內(nèi)外各類(lèi)機(jī)床及工具展覽會(huì)情況，結(jié)合砂帶磨削國(guó)內(nèi)外各行業(yè)應(yīng)用狀況，可以看出砂帶磨削技術(shù)制造業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越重要作用，更有著廣泛應(yīng)用及發(fā)展前景。厚1 13砧

9、僵砂帶樹(shù)磨工作原理4 .超聲波研磨超聲振動(dòng)工具頭的端面和工件表面保持固定的間隙 8 ,并在其間充以微細(xì)磨料工作液， 當(dāng)超聲振動(dòng)工具以定的頻率振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)微細(xì)磨料沖擊工件表面，從而對(duì)工件表面進(jìn)行研磨。 當(dāng)工作臺(tái)作平面運(yùn)動(dòng)或曲面運(yùn)動(dòng)，即可對(duì)整個(gè)工件表面進(jìn)行加工。超聲研磨時(shí)，大量的磨料以與超聲振動(dòng)相同的頻率、脈動(dòng)式的沖擊被加工表面，除去或改造工件表面原有的損傷層，并在其下面構(gòu)成新的損傷層（即表面加工層）。如果工藝參數(shù)（如超聲發(fā)生器的功率，磨料的硬度、粒度，磨液濃度，間隙等）選擇恰當(dāng)，則可使新生成的損傷層更薄、更均勻，從而獲得較佳的表面質(zhì)量， 實(shí)現(xiàn)超精密加工，理想的狀祝是獲得接近無(wú) 損傷的表面?，F(xiàn)有的

10、各種以機(jī)械加工為主的研磨方法，則是以磨粒在工件表面的滾壓和摩擦為主要的加工手段。 由此可知，超聲研磨和超聲波加工及現(xiàn)有研磨方法有著本質(zhì)的區(qū)別，是一種新的超精密研磨方法。換能號(hào)變帽桿，陋向口口Q O-超聲波發(fā)聲器圖H）超擊波研磨工作原理四、鏡面的拋光技術(shù)在模具領(lǐng)域中，拋光工藝是很重要的因素， 采用合理的拋光工藝， 就能夠達(dá)到產(chǎn)品的預(yù) 期效果。但是如果拋光工藝不合理，那么用再好的技術(shù)和再好的材料， 對(duì)于加工的產(chǎn)品還是 無(wú)補(bǔ)于事的。鏡面拋光主要分為這么幾類(lèi)：機(jī)械拋光：在專(zhuān)用的拋光機(jī)上進(jìn)行拋光，靠極細(xì)的拋光粉和磨面 間產(chǎn)生的相對(duì)磨削和滾壓作用來(lái)消除磨痕的，分為粗拋光和細(xì)拋光?；瘜W(xué)拋光：靠化學(xué)試劑對(duì) 樣

11、品表面凹凸不平區(qū)域的選擇性溶解作用消除磨痕、浸蝕整平的一種方法。電解拋光：以被拋工件為陽(yáng)極，不溶性金屬為陰極，兩極同時(shí)浸入到電 解槽中，通以直流電而產(chǎn)生有選擇性的陽(yáng)極溶解，從而達(dá)到工件表面光亮度增大的效果。超聲波拋光：通過(guò)控制器，產(chǎn)生高頻電振動(dòng)傳輸至換能器上。換能器將輸入的超音頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換成 機(jī)械振動(dòng)，經(jīng)變幅桿放大后，傳輸至裝在變幅桿上的工具頭，帶動(dòng)附著在工具頭上的金剛石或磨料的懸浮液等高速磨擦工件，致使工件表面粗糙度迅速降低，直至鏡面，從而實(shí)現(xiàn)拋光的功能。模具拋光技術(shù)是模具表面工程中的重要組成部分，是模具制造過(guò)程中后處理的重要工 藝。目前，國(guó)內(nèi)模具拋光至Ra0.05m的拋光設(shè)備、磨具磨料及工

12、藝，可以基本滿(mǎn)足需要，而要拋至Ra0.025wm的鏡面拋光設(shè)備、磨具磨料及工藝尚處摸索階段。隨著鏡面注塑模具 在生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用，模具拋光技術(shù)就成為模具生產(chǎn)的關(guān)鍵問(wèn)題。值得注意的是，模具表面拋光不單受拋光設(shè)備和工藝技術(shù)的影響，還受模具材料鏡面度的影響，這一點(diǎn)還沒(méi)有引起足夠的重視，也就是說(shuō)，拋光本身受模具材料的制約。例如，用45#碳素鋼做注塑模時(shí)，拋光至Ra0.2 時(shí)，肉眼可見(jiàn)明顯的缺陷，繼續(xù)拋下去只能增加光亮度，而粗糙度已無(wú)望改 善，故目前國(guó)內(nèi)在鏡面模具生產(chǎn)中往往采用進(jìn)口模具材料，如瑞典的一勝百136、日本大同的PD555等都能獲得滿(mǎn)意的鏡面度。鏡面模具材料不單是化學(xué)成分問(wèn)題，更主要的是冶煉

13、時(shí)要求采用真空脫氣、僦氣保護(hù)鑄錠、垂直連鑄連軋、柔鍛等一系列先進(jìn)工藝，使鏡面模具鋼具內(nèi)部缺陷少、雜質(zhì)粒度細(xì)、彌 散程度高、金屬晶粒度細(xì)、均勻度好等一系列優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到拋光至鏡面的模具鋼的要求。五、研磨拋光技術(shù)的現(xiàn)狀現(xiàn)在用得最多的是機(jī)械拋光，因?yàn)榛瘜W(xué)拋光、流體拋光還有超聲波拋光的技術(shù)還不夠成 熟，鏡面拋光后的粗糙度比較高。鏡面拋光一般要經(jīng)過(guò)以下這幾個(gè)階段：首先，用銃床或電火花進(jìn)入切削加工，也就是粗拋；然后，就用砂紙煤油進(jìn)行半精拋；最后就采用軟棒進(jìn)行精拋。通常的研磨拋光處理包括以下幾種：第一種物理研磨，這種研磨顆粒呈不規(guī)則菱形狀，粗細(xì)級(jí)別都有，去氧化劃痕效果相當(dāng)不錯(cuò)，市面主流研磨拋光技術(shù)； 而帶棱角

14、粗研磨劑往往造成二次細(xì)微劃痕，需要更細(xì)一級(jí)研磨劑二次以上研磨， 程序復(fù)雜，同時(shí)不可避免傷及漆面。經(jīng)常使用這種研磨產(chǎn)品技術(shù)，讓漆面像吸毒般依賴(lài)拋光打蠟，清漆層已越拋越薄，原車(chē)漆光亮度黯然失色第二種物理+覆蓋研磨；剛拋完粗劃痕消失，有光亮效果，但太陽(yáng)光下有明顯細(xì)微劃痕 旋光，原因：部份劃痕被蠟或樹(shù)脂油性成份填補(bǔ)，而非真正去除；油性過(guò)大，拋光毛球行走 紋路產(chǎn)生旋光。這種拋光方式極易洗二三次車(chē)后劃痕重現(xiàn)，具有較強(qiáng)欺騙性。 不知就理店主技師將非常煩惱！第三種比較頂級(jí)少見(jiàn)研磨技術(shù)： 延時(shí)破碎拋光技術(shù)， 研磨劑呈玻珠圓狀， 不會(huì)造成二次 研磨劃痕，同時(shí)漆面溫度較低； 當(dāng)拋光毛球高速運(yùn)轉(zhuǎn)與研磨劑產(chǎn)生一定溫度時(shí)

15、，使研磨顆粒瞬間破碎，形成更細(xì)顆粒，有效對(duì)細(xì)微深層拋光， 一步到位，越拋越亮，這種拋光技術(shù)即保證了效果，也最大限度杜絕了拋光對(duì)漆面?zhèn)Γ⊕伖獗赜袀Γ⊥瑫r(shí)這類(lèi)研磨劑不含蠟或樹(shù)脂油性成份，拋出光澤漆面深邃原漆光澤，冷光質(zhì)感今人驚艷。技算機(jī)數(shù)控研磨和拋光技術(shù)是一種由計(jì)算機(jī)控制的精密機(jī)床將工件表面磨削成所需要的面形， 然后用柔性?huà)伖饽伖猓构ぜ诓桓淖兙ッ嫘尉鹊臈l件下達(dá)到鏡面光潔度的光學(xué)零件制造技術(shù)。該技術(shù)主要用來(lái)加工中、大尺寸的非球面光學(xué)零件。加工零件時(shí)，磨削工具受計(jì)算機(jī)控制，在工件表面進(jìn)行磨削去除加工。磨削工具根據(jù)工件的不同加工余量，在工件表面停留不同的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)非球面加工。工件加工精度

16、主要取決于測(cè)量精度和所采用的誤差校正方法。小型磨床研磨拋光法分為縱向掃描和光柵掃描兩種方式。縱向掃描方式是：被加工的工件以一定的速度旋轉(zhuǎn)，拋光器則沿著貫穿工件軸心的斷面進(jìn)行搖動(dòng)?？v向掃描方式對(duì)工件軸心附近的形狀控制和非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)部分的形狀誤差的修正研磨拋光比較困難，但是研磨時(shí)間可望縮短，設(shè)備比較簡(jiǎn)單。光柵掃描方式則是：被加工的工件不旋轉(zhuǎn)，拋光器在工件的表面移動(dòng)研磨拋光。這種方式不僅容易進(jìn)行非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)部分的修正研磨拋光，而且還可以進(jìn)行離軸光學(xué)零件的研磨拋光加工。但是，此種方式的設(shè)備組成較為復(fù)雜，成本比較高。為了提高加工精度，小型磨床加工系統(tǒng)必需具備很高的精度和反復(fù)再現(xiàn)性、研磨去除量不隨時(shí)間變化而變化、高精度的模擬計(jì)算、和與實(shí)際研磨的一致性等條件。 小型磨床研磨拋光加工的工藝流程大致如下：首先由三維測(cè)試機(jī)、激光干涉儀測(cè)出加工面的形狀精度，求出面形誤差。工作站根據(jù)面形誤差計(jì)算出需要研磨拋光的軌跡，并將該研磨拋光軌跡轉(zhuǎn)換成數(shù)控編碼傳送給磨床進(jìn)行加工。加工完了后進(jìn)行面形精度測(cè)試。面形精度若是沒(méi)有達(dá)到要求，再反復(fù)地進(jìn)行計(jì)算、加工。 通過(guò)這樣反復(fù)地進(jìn)行面形測(cè)試、計(jì)算、 修正研磨拋光，即可達(dá)到提高面形精度的目的。六、總結(jié)模具研磨拋光將向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。有的數(shù)控研磨機(jī)，可實(shí)現(xiàn)三維曲面模具的自動(dòng)化研磨拋光。另外，由于模具型腔形狀復(fù)雜，任何一種研磨拋光方法都有一