Методы полировки и шлифовки

Release time:2023-10-12

Методы полировки и шлифовки: Шлифовка — это процесс, при котором абразивные материалы внедряются или наносятся на поверхность шлифовального инструмента (далее — шлифовальный инструмент), с добавлением смазки, и под определённым давлением инструмент и шлифовальный инструмент контактируют и совершают относительное движение. За счёт действия абразивных частиц с поверхности заготовки снимается очень тонкий слой стружки, что обеспечивает точные размеры, правильную геометрическую форму и высокую чистоту поверхности изделия. По сути, это микросрезание поверхности заготовки с помощью свободных абразивных частиц через шлифовальный инструмент, включающее физические и химические воздействия. Особенности: (1) В механической шлифовке система станок — инструмент — заготовка находится в состоянии упругого колебания. (2) Заготовка не подвергается воздействию принудительных сил и находится в свободном состоянии. (3) Скорость шлифовального движения обычно не превышает 30 м/мин, что примерно составляет 1% от скорости резания. (4) При шлифовке снимается только очень тонкий слой материала, поэтому выделяется мало тепла, деформация минимальна, а слой поверхностных изменений тонкий. (5) В поверхностном слое остаются остаточные сжимающие напряжения, что способствует повышению усталостной прочности поверхности. (6) Простота эксплуатации, обычно не требуется сложное и дорогое оборудование. (7) Хорошая адаптивность. (8) Шлифовка позволяет получить очень низкую шероховатость поверхности. 1. Гидрополировка Гидрополировка основана на воздействии быстро движущейся жидкости с абразивными частицами, которые смывают поверхность заготовки, достигая эффекта полировки. Распространённые методы: абразивная струйная обработка, жидкостная струйная обработка, гидродинамическая шлифовка. Гидродинамическая шлифовка осуществляется с помощью гидравлического привода, который обеспечивает высокоскоростной возвратно-поступательный поток жидкости с абразивными частицами по поверхности заготовки. В качестве среды используются специальные полимерные соединения с хорошей текучестью при низком давлении, смешанные с абразивом, например порошком карбида кремния. 2. Механическая полировка Механическая полировка достигается за счёт резания и пластической деформации выступающих частей поверхности, что приводит к получению гладкой поверхности. Обычно используются масляные камни, войлочные круги, наждачная бумага и т.п., преимущественно ручная обработка. Для специальных деталей, например поверхностей вращающихся тел, применяются вспомогательные устройства, такие как поворотные столы. Для высоких требований к качеству поверхности используется метод суперфинишной полировки, при котором применяются специальные шлифовальные инструменты, плотно прижимаемые к обрабатываемой поверхности в абразивной суспензии и вращающиеся с высокой скоростью. Этот метод позволяет достичь шероховатости поверхности Ra 0,008 мкм — наивысшего уровня среди всех методов полировки. Часто используется для изготовления оптических форм. 3. Ультразвуковая полировка Заготовка помещается в суспензию абразивных частиц и вместе с ней подвергается воздействию ультразвукового поля. За счёт вибраций ультразвука абразивные частицы шлифуют и полируют поверхность заготовки. Макросилы при ультразвуковой обработке малы, что исключает деформацию заготовки, однако изготовление и установка оснастки достаточно сложны. Ультразвуковая обработка может сочетаться с химическими или электрохимическими методами. На основе растворения или электролиза с последующим ультразвуковым перемешиванием раствора удаляются продукты растворения с поверхности, обеспечивая равномерность коррозии или электролита. Кавитационный эффект ультразвука в жидкости также подавляет процессы коррозии и способствует улучшению блеска поверхности. 4. Электролитическая полировка Основной принцип электролитической полировки аналогичен химической — селективное растворение микровыступов на поверхности, что приводит к её выравниванию. По сравнению с химической полировкой, электролитическая устраняет влияние катодных реакций и даёт лучший результат. Процесс электролитической полировки состоит из двух этапов: (1) Макроуровневое выравнивание — продукты растворения диффундируют в электролит, уменьшается геометрическая шероховатость поверхности, Ra > 1 мкм. (2) Микроуровневое выравнивание — анодная поляризация повышает блеск поверхности, Ra < 1 мкм. 5. Гидрополировка (повтор) Гидрополировка основана на быстром потоке жидкости с абразивными частицами, которые смывают поверхность заготовки для достижения полировки. Распространённые методы: абразивная струйная обработка, жидкостная струйная обработка, гидродинамическая шлифовка. Гидродинамическая шлифовка осуществляется с помощью гидравлического привода, который обеспечивает высокоскоростной возвратно-поступательный поток жидкости с абразивными частицами по поверхности заготовки. Среда состоит из специальных полимерных соединений с хорошей текучестью при низком давлении, смешанных с абразивом, например порошком карбида кремния. 6. Химическая полировка Химическая полировка заключается в том, что микровыступы на поверхности материала растворяются быстрее, чем впадины, что приводит к получению гладкой поверхности. Основные преимущества этого метода — отсутствие необходимости в сложном оборудовании, возможность полировки изделий сложной формы и одновременная обработка большого количества деталей, что повышает эффективность. Ключевой вопрос — приготовление полировального раствора. Обычно химическая полировка обеспечивает шероховатость поверхности порядка нескольких десятков микрометров. 7. Магнитная шлифовка и полировка Магнитная шлифовка и полировка используют магнитные абразивные частицы, которые под действием магнитного поля образуют абразивную щётку для обработки заготовки. Этот метод отличается высокой производительностью, хорошим качеством обработки, простотой контроля условий и удобством работы. При использовании подходящих абразивов можно достичь шероховатости поверхности Ra 0,1 мкм. В обработке пластиковых форм полировка существенно отличается от требований к полировке в других отраслях. Строго говоря, полировка форм должна называться зеркальной обработкой. Она предъявляет высокие требования не только к самой полировке, но и к ровности поверхности, гладкости и геометрической точности. Обычно для полировки поверхности достаточно получить блестящую поверхность. Стандарты зеркальной обработки делятся на четыре уровня: AO = Ra 0,008 мкм, A1 = Ra 0,016 мкм, A3 = Ra 0,032 мкм, A4 = Ra 0,063 мкм. Поскольку электролитическая и гидрополировка затруднены в точном контроле геометрической точности деталей, а химическая, ультразвуковая и магнитная полировка не обеспечивают требуемого качества поверхности, для прецизионных форм основным методом остаётся механическая полировка.

Методы полировки и шлифования:

Шлифование — это процесс, при котором поверхность шлифовального инструмента (далее — шлифовальный инструмент) покрывается абразивным материалом или напыляется на неё абразивный материал с добавлением смазочного вещества. Под воздействием определённого давления инструмент и шлифовальный инструмент контактируют друг с другом и совершают относительное движение. Благодаря действию абразивного материала с поверхности детали снимается крайне тонкий слой стружки, в результате чего деталь приобретает точные размеры, чёткую геометрическую форму и высокую шероховатость поверхности. Суть этого процесса заключается в том, что свободные абразивные частицы посредством шлифовального инструмента осуществляют микроскопическую резку поверхности детали, вызывая комплексное физическое и химическое воздействие.
Особенности: (1) При механическом шлифовании система «станок — инструмент — заготовка» находится в состоянии упругой подвижности.
(2) Шлифуемая деталь не подвергается никаким внешним силовым воздействиям и, следовательно, находится в свободном состоянии.
(3) Скорость шлифовального движения обычно составляет менее 30 м/мин; этот показатель примерно в сто раз ниже скорости шлифования.
(4) При шлифовании снимается лишь чрезвычайно тонкий слой материала, поэтому выделяется мало тепла, деформация обработки минимальна, а поверхностный изменённый слой также тонок.
(5) Остаточное давление в поверхностном слое шлифования способствует повышению усталостной прочности поверхности детали.
(6) Простота эксплуатации — обычно не требует сложного и дорогостоящего оборудования.
(7) Хорошая адаптивность.
(8) Шлифование позволяет получить очень низкую шероховатость поверхности.

1. Жидкостная полировка

Жидкостная полировка основана на том, что высокоскоростной поток жидкости и содержащиеся в нём абразивные частицы воздействуют на поверхность обрабатываемой детали, достигая эффекта полировки.

К распространённым методам относятся: абразивная струйная обработка, жидкостная струйная обработка и гидродинамическое шлифование. Гидродинамическое шлифование приводится в действие гидравликой.

Заставлять жидкую среду, содержащую абразивные частицы, высокоскоростно и возвратно-поступательно протекать по поверхности обрабатываемой детали. В качестве среды преимущественно используют специальные соединения, обладающие хорошей текучестью при низком давлении.

(Полимерное вещество), в которое добавлен абразивный материал; в качестве абразивного материала может использоваться порошок карбида кремния.

2. Механическая полировка

Механическая полировка — это способ полировки, при котором выступающие участки после шлифования удаляются за счёт резания и пластической деформации поверхности материала, в результате чего получается гладкая поверхность.

Обычно используются масляные бруски, шерстяные круги, наждачная бумага и другие инструменты; основной способ — ручная обработка. Для особых деталей, таких как поверхности тел вращения,

Можно использовать вспомогательные инструменты, такие как поворотный стол; для поверхностей с высокими требованиями к качеству можно применять метод сверхточной шлифовки и полировки. Сверхточная шлифовка и полировка осуществляется с помощью специально разработанных абразивных инструментов.

В полировальной жидкости, содержащей абразивные вещества, деталь плотно прижимается к обрабатываемой поверхности и совершает высокоскоростное вращательное движение.

С помощью этой технологии можно добиться шероховатости поверхности Ra0,008 мкм — это самый высокий показатель среди всех методов полировки.

Этот метод часто применяется при изготовлении форм для оптических линз.

3. Ультразвуковая полировка

Поместите заготовку в суспензию абразивного материала и вместе с ней поместите в ультразвуковое поле; благодаря колебательному воздействию ультразвука,

Осуществляется шлифование и полировка поверхности детали с помощью абразивного материала. Ультразвуковая обработка характеризуется малыми макросилами, что не приводит к деформации детали; однако изготовление и установка оснастки представляют собой сложную задачу.

Ультразвуковая обработка может быть комбинирована с химическими или электрохимическими методами. На основе растворной коррозии и электролиза дополнительно применяется ультразвуковая вибрация для перемешивания раствора.

Удалить продукты растворения с поверхности детали, обеспечив равномерное воздействие коррозии или электролита вблизи поверхности;

Кавитация ультразвука в жидкости также способна подавлять коррозионные процессы и способствовать приданию поверхности блеска.

4. Электролитическая полировка
Основной принцип электролитического полирования аналогичен химическому полированию: он заключается в выборочном растворении мелких выступающих участков поверхности материала.

Сделать поверхность гладкой. По сравнению с химической полировкой, этот метод позволяет устранить влияние катодных реакций и обеспечивает лучший результат. Процесс электрохимической полировки состоит из двух этапов:

(1) Макроскопическое выравнивание: продукты растворения диффундируют в электролит, геометрическая шероховатость поверхности материала уменьшается, Ra > 1 мкм.

(2) Микросветовая шлифовка с анодной поляризацией, повышение блеска поверхности, Ra < 1 мкм.

5. Полировка жидкостью

Заставлять жидкую среду, содержащую абразивные частицы, высокоскоростно совершать возвратно-поступательное движение по поверхности детали.

В качестве среды в основном используются специальные соединения (полимерные вещества) с хорошей текучестью при низком давлении, в которые добавлены абразивные материалы.

В качестве абразива можно использовать порошок карбида кремния.

6. Химическая полировка

Химическая полировка заключается в том, что в химической среде микроскопически выпуклые участки поверхности материала растворяются быстрее, чем вогнутые участки.

Таким образом получается гладкая поверхность. Основным преимуществом этого метода является отсутствие необходимости в сложном оборудовании и возможность полировки деталей сложной формы.

Можно одновременно полировать множество деталей, что обеспечивает высокую эффективность. Основной проблемой химического полирования является приготовление полировочной жидкости. Шероховатость поверхности, получаемая при химическом полировании,

Обычно составляет 10 мкм.

7. Магнитная шлифовальная полировка

Магнитная шлифовальная полировка основана на использовании магнитного абразива, который под действием магнитного поля образует абразивную щётку для шлифования деталей. Этот метод обладает высокой производительностью.

Хорошее качество, легко контролировать условия обработки, отличные рабочие условия. При использовании подходящего абразива шероховатость поверхности может достигать Ra0,1 мкм.

Полировка, о которой идёт речь в процессе обработки пластиковых форм, значительно отличается от полировки поверхностей, требуемой в других отраслях промышленности.

Строго говоря, полировку пресс-форм следует называть зеркальной обработкой. Она предъявляет высокие требования не только к самой полировке, но и к ровности поверхности,

Степень гладкости и геометрическая точность также подвергаются высоким стандартам. Как правило, для поверхностной полировки требуется лишь получить блестящую поверхность.

Стандарты обработки зеркальной поверхности делятся на четыре класса: AO = Ra 0,008 мкм, A1 = Ra 0,016 мкм, A3 = Ra 0,032 мкм.

A4 = Ra0,063 мкм. Поскольку такие методы, как электролитическая полировка и гидродинамическая полировка, трудно использовать для точного контроля геометрической точности деталей,

При этом качество поверхности, достигаемое с помощью таких методов, как химическая полировка, ультразвуковая полировка и магнитно-абразивная полировка, также не отвечает требованиям; поэтому для получения зеркальной поверхности на прецизионных пресс-формах...

По-прежнему в основном используется механическая полировка.