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挤压研磨,也称作磨粒流加工,是使磨粒流通过零件的某些部位,对通道面和边角进行去毛刺、抛光和倒圆的过程。这种工艺尤其适用于通常较难加工的内腔形状。机床可以控制挤出压力、磨粒流量和流速。由于磨削作用仅产生在磨粒流体受到限制的部位,有时就需要特定的夹具引导磨料通过被加工的部位,不同种类的磨砂、粒度、密度以及载体的粘度,可以产生不同的研磨效果。
磨粒流加工应用非常广泛,可以同时加工一个零件上的多个部位,也可以同时加上好几个零件。难以通过传统加工方式的部位和复杂内通道的加工均可高效而经济地完成。
自动化磨粒流系统每天可加1数千件产品,避免了繁重而乏味的于工劳动,大大降低了生产成本。透彻了解磨粒流原理,并掌握加工参数,可以在许多领域广泛应用磨粒流工艺,达到零件的均匀性重复性和预期结果可控性的生产效果
工艺说明
在磨粒流加工过程中,夹具配合工件形成加工通道。两只相对的磨料缸使磨料在零件和夹具所形成的通道中来回挤压。磨削作用产生在磨粒流体受到限制的部位,即挤压部位。当磨料均匀而渐进地对通道表面或边角进行工作时,其工作原理很像磨削或研磨。从较软的铝材直至坚韧的镍合金、陶瓷和硬质合金制作的零件,都可以用这种方法成功地进行微量研磨加工。
磨粒流工艺应用广泛,具有可重复、可预期结果的优点。如果目的是抛光受限制通道的表面,例如模具抛光,就要选择合适的磨料,使其流速保持均匀,挤压通过通道。
对边角去毛刺、倒圆,应选用较低粘度的磨料。这种磨料一旦进入通道,会提高流速,对边角的研磨作用多于对通道壁面的研磨。磨粒流动模式,取决于机床的设置、磨料的配制、工件的条件和夹具形状。
加工要素:
机床
磨粒流机床,有不同尺寸和结构造型。主要包括两个垂直相对的磨料缸,磨料缸液压夹紧,将工件和夹具固定在当中,磨料通过工件从一个磨料缸进入另一个磨料缸,反复运行。当磨料进入,通过受限制通道时,即产生磨削运动。
机床控制挤出压力。压力范围从kg/cm到kg/cm,磨粒流速超过L/min,磨料总用量等于磨料缸每一行程的排放量乘以完成加工所需的循环次数。这些数值可预先设定。监测器上还可增加控制系统,用来控制更多的加工数据,如磨料压力、研磨时间。
夹具
夹具用以固定工件并引导磨料通过一定的加工部位。许多磨粒流加工只需要简单的夹具。模具抛光一般不需要夹具。因为模具本身的通道就形成了磨料的限制性通路。对于工件外部边角、表面的加工,夹具的目的是在工件的外面和来具的内面形成一个限制性的通道,夹具的作用还在于引导磨料到达需要研磨的部位,或堵住不需要研磨的部位,使其免受影响。
大批量零件生产所用的夹具要设计得易于装、卸、清洗,通常需安装在分度台上。这样的夹具一次可加工许多零件。
磨料
由一种柔性的半固态载体和一定量磨砂拌和而成。不同的载体粘度、磨砂种类、磨粒大小,可以产生不同的研磨效果。高粘度,近乎于固态的载体可用来对零件的(内)壁面和大通道进行均匀研磨。低粘度磨料一般用于对边角倒圆和小通道的研磨。当磨料被挤压进入限制性通道时,磨料的粘度随即提高,将磨砂牢牢固住,在这种粘度状态下,磨料对所经过的通道产生研磨作用。受挤压而变稠的磨料团一排出限制性通道,即恢复正常粘度产生很小、甚至不产生研磨作用。
磨粒流加工的中心要素是磨料,由高分子聚合物与磨砂混合
磨料的粘度、挤压压力和通道的大小决定了磨料的流速,影响到研磨量、磨削均匀性.边角倒圆大小。流速等于流量除以加工时间。缓慢的流速最适宜于进行均匀研磨,而高流速会产生较大的边角圆度。
最常用的磨砂是碳化硅。根据被加工材料还可选择立方氮化硼、氧化铝和金钢砂。砂粒尺寸在0.mm到1.5mm之间。原表面光洁度越高,所选用的砂粒应该越细。粗大砂粒磨削量大,而细小的砂粒可以达到高光洁度的抛光效果。砂粒对工件表面所产生的切削深度取决于所选择的挤出压力、磨料粘度以及砂粒大小。加工以后,用压缩空气吹,或以真空吸附可以清除被加工表面的磨料,残余的微量磨料则可以用溶剂清洗的方法排出。
在磨粒流加工过程中,磨粒碎裂变纯,金属屑掺入磨料之中。磨料的有效寿命受到多方面因素的影响,如一次操作的磨料总量,磨砂的类型、大小、磨粒流速和零件的形状。
工艺应用
磨粒流加工具有精确性、稳定性和灵活性。广泛用于汽车业、生产制造业和模具抛光其他方面的应用已发展到医疗手术移植用零件和离心泵。这一工艺方法的发展最初是用在飞机阀体和阀柱上要求严格的去毛刺,要例行通过20倍显微镜检测而无毛刺,并且要控制精确的边角倒圆。
“挤压研磨”工艺,于年作为一种去毛刺的终极技术,为金属加工工业所采用。是抛光内部带有互相交叉孔和通道,形状复杂零件的理想手段。可以改善通道表面光洁度使边角均匀,无论内部相交的孔或面是什么形状,椭圆形、四方形还是槽形。
磨粒流加工适用不同的零件和尺寸。小到1.5mm直径的齿轮,0.2mm的小孔;大到50mm直径模具的花键通道,或是近1.2米直径的叶轮。大型工件可以安装在架空轨道上传送到加工部位进行往复加工。
挤压研磨最根本的优点是抛光的均匀性,尤其是与乏味的手工相比较。这一优点还带来其它益处:生产成本降低、产品性能改善、寿命延长、废品减少、返工件减少、检验时间缩短。
模具抛光
磨粒流加工可用于抛光各种模具;挤出模、拉丝模、锻压模、冷锻模、成型模。这一工艺避免了手工作业费用高和不一致的缺点。均匀可控的磨削量使研磨尺寸精确而形状变化极其微小。一般来说,一个电火花加工出来Ra2.51m粗糙度的表面,不用特殊的夹具,经3分钟循环加工后可以抛光到Ra0.25m以内。在这类加工中,粗糙度Ra的预期效果一般为原来的十分之一(即比原来改善10倍)。
手工抛光的过程是抹平表面的峰点,使棱边翻卷,产生非一致性的表面粗糙度状态。而磨粒流加工是轻微磨去表面的峰点。产生一个均匀,同一方向研磨的表面。研磨过的零件,可靠性增加,寿命延长。