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摘要：光整加工技术是先进制造技术的重要组成部分,对进一步提高产品表面质量、加工精度、生产效率、国际竞争力具有重要的作用。多年来,投入机械加工的每张图纸都有去毛刺的技术要求,一般车、铣、刨、磨、镗可编制常规工艺,通过标准机床来完成。但只有去毛刺工序,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。本文介绍了用于金属零件表面光整加工的工艺方法，对提高产品质量、零件的疲劳强度、整机清洁度具有较大的推广应用价值。
关键词：光整技术：内燃机零件：应用
光整加工特别是复合光整加工技术不仅仅是一个制造技术问题,而是一门涉及电磁学、电化学、粉末冶金学、传热学、流体力学、机电一体化、计算机控制等多学科交叉的综合技术。很多研究成果将丰富非传统加工学科的内容,以便促进我国模具、轴承、齿轮等基础件质量的提高,大幅度提高产品的使用性能和竞争力,进而带动整个制造业水平的提升,并为用户进行了数百种零件的工艺试验研究,取得了较好效果。为科技转化为生产力作了大量的工作,取得了较大的经济效益。
一、光整加工技术发展趋势
目前,光整加工分采用固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光,传统机械光整加工,非传统光整加工,复合非传统光整加工等。光整加工技术要解决的核心问题是表面质量,有时也有生产率和加工精度要求,这是保证产品质量的基础和前提,也是实现从微米、亚微米加工技术向纳米级加工技术发展的重要途径。各种形式的非传统及复合光整加工避免了手工作业。传统机械光整加工中存在的缺陷,大幅度改善表面质量和提高生产效率,在实现精度稳定甚至提高精度等级的同时,正朝着加工过程的机械化、自动化、柔性化、智能化和高效率方向发展。
二、自由磨具光整加工的主要功能与特点
零件的表面质量对零件和整机的使用性能、寿命和可靠性等都有很大的影响，如何保证零件的表面质量是人们十分关注的问题。通常。为了获得规定的表面质量，就必须选择合理的加工方法和工艺参数，对某些零件表面进行光整加工。零件表面的加工方法很多，目的也不尽一致。每种加工方法在获得工件一定形状和尺寸精度的同时，也将得到一定的表面质量。目前，在诸多加工方法中，有些是着重于改善零件几何特征，如降低表面粗糙度和去除毛刺、划痕；有些是着重于改善零件表面物理力学性能的，如提高表面硬度和改善表面残余应力状态；还有些加工方法，则在改善零件表面几何特征和改善物理性能两个方面，都能获得很好的效果。这项新设备、新工艺不仅能有效地降低零件表面粗糙度值，还可以清除毛刺，棱边倒圆，提高零件表面质量，同时可以使零件金属表层产生微弱的塑性变形，提高表面硬度，改善表面残余应力状况，大幅度减少微观缺陷，使零件的耐磨性能和疲劳强度都得到提高，同时零部件尺寸的变化仅仅在微米级范围之内。自由磨具光整加工的基本方法是：磨料和磨液以某种形式构成的磨具，始终包容在工件周围，加工过程中处于游离状态，并以一定的相对速度碰撞、磨削被加工件的全部外表面，以实现对工件表面的光整加工，在自由磨具光整加工中，自由磨具的运动和压力是随机变化的，这是它与传统的非自由磨具加工的根本不同之处。
自由磨具光整加工的主要功能与特点如下：
去除毛刺，倒棱倒圆，改善棱边质量，可以提高零件的适配性。降低零件表面粗糙度值，一般可在原基础上降低一到两级；去除氧化层以及消除机加过程中零件表面留下的磕碰、划痕、微观裂纹等，从而使有装配关系的各零件表面具有更好的配合性、密封性，使各零件之间具有更好的电热传导性和力传递性；在电镀前进行光整加工处理，不仅镀层均匀，还可提高镀层的附着力，同时使电镀之后的表面质量大大改善。试验证明，这一光整加工方法，有效地缩短了整机装配后零件的初期磨损时间，充分发挥出每个零件的功能作用，对延长整机寿命有重要意义。
提高零件表面物理力学性能，改善零件表面应力分布状态，最终达到提高零件本身和整机使用寿命的目的。改善或改变零件表面的色泽、光亮，提高零件本身的清洁度和外观的精美程度。保持零件原有的尺寸精度、形状精度，同时提高表面质量。光整加工设备简单，易于操作，且设备运行成本低，生产效率高，维修方便，磨具更换简便。
三、光整技术在内燃机行业的应用
各种机械加工,无论是切削,还是铸造、锻造、冲压等,几乎都不可避免地在零件表面留下一定的缺陷,如表面不平、凸棱明显、刀痕波纹、飞边、毛刺、微观裂纹等。例如,单进行一个面铣刀削工序时就会产生:在进刀面上形成进刀毛刺、进刀侧面毛刺,在出刀面上形成出刀端毛刺、侧面毛刺,在已加工表面上形成顶部毛刺等。这些缺陷直接影响到零件的外观质量及使用性能,造成整机质量及性能指标下降,带来市场滑坡。然而,只需增加一道光整加工工序就能解决这些问题。经过几年来的理论研究、实验分析、生产验证和大量的工艺试验,凡应用光整加工技术均可达到以下技术指标:
(1)可靠地去除零件的机械加工毛刺,倒圆锐边与尖角;
(2)有效地清除铸件、锻件和热处理件表面的残渣、杂质及氧化皮;
(3)在原基础上细化零件加工表面粗糙度1-2级;
(4)改善零件表面层应力状态,形成抗疲劳破坏的均匀压应力值;
(5)改善零件表面层金相组织状态,提高表面显微硬度,一般提高6%～2%),形成耐磨损、抗疲劳的致密金属层,一般提高4倍以上;
(6)提高零件清洁度,完成传动件的初期磨损,改善整机部分性能指标,缩短整机磨合期40%以上;
(7)降低工艺成本,减轻工人劳动强度,提高生产效率,无污染,便于机械化和自动化生产。
2、影响光整加工效果的实验研究
滚磨光整加工是将被加工零件置于盛有磨块、磨剂等介质的滚筒中,在复杂的相对运动下,游离状态的磨块始终以一定的压力对零件表面进行碰撞、滚压及微量磨削,从而细化表面粗糙度,去除加工毛刺和表面微观缺陷,改善表面物理机械性能,达到提高零件表面质量和改善使用性能的目的。当设备选定必须确定合适的磨块种类、装入量、混合比、加工时间等参数才能获得理想的光整加工效果。光整加工中工件的质量和效果与磨块特性包括:磨块的形状、尺寸大小、表面粒度、材质配比、烧结硬度及含沙量等。光整加工时要根据被光整零件的材料及要求,认真选择相对应的磨块特性。混合比是指磨块、磨剂、水和工件的混合比例。在使用离心机进行光整加工时,装入量和工件比尤其重要。一般情况下,保证在光整加工过程中,磨块始终包容着每个被光整加工的零件;所选磨剂的种类要根据被光整加工零件的材料和要求而定,零件的材料不同所选的磨剂的种类也不相同。当零件及其光整加工要求确定后,所选设备的类型对光整加工效果影响最大。一般情况下先按表5进行大概选择,然后再进行工艺试验,以确定光整加工最佳工艺方案。
光整加工技术适用范围非常之大,广泛用于机床机械、印刷机械、纺织机械、医疗器械、汽车、摩托车、电子电器、五金工具、仪器仪表、铸造、锻造焊接、冲压、压铸等各种不同材质的中小型异型零件。但光整加工又不是万能的,比如,由于刀具不锋利和进刀量大造成的卷边,就不能用光整加工来解决。目前生产的十多种机型,还满足不了生产的需要,并存在效率不高、自动化程度低、外型不美观、结构欠精巧等各种各样的问题。在不久的将来,光整机加工技术会普及到各行各业,产生巨大的经济和社会效益。
参考文献
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