常用的研磨拋光方法有哪些？

在機(jī)械加工、粉末冶金、塑膠注塑、金屬鑄造、電子電器、醫(yī)療器械、航空航天、3D打印、珠寶首飾、儀器儀表、飾品飾件等行業(yè)的生產(chǎn)制造過(guò)程中，我們都會(huì)碰到表面處理問(wèn)題，也會(huì)頻繁地接觸研磨、拋光這兩個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)，那么您知道常用的研磨拋光工藝方法有哪些？他們各自有什么優(yōu)缺點(diǎn)嗎？不同的研磨拋光工藝方法究竟有什么區(qū)別呢？下面是各種研磨拋光工藝方法的具體介紹。

一、什么是研磨？

研磨是利用磨具與磨料，在一定的壓力下對(duì)工件表面進(jìn)行切削。產(chǎn)品工件可以是各種金屬或是非金屬材料，加工的表面形狀有平面、弧形曲面、凹凸面、螺紋、齒面及其他異型面。
研磨的實(shí)現(xiàn)方式有人工和機(jī)械自動(dòng)化處理，是表面處理的初步階段，主要目的就是去氧化皮、去毛刺、整平。
  按照研磨材料的粒度粗細(xì)不同，分為重切削、中切削、輕切削，分別對(duì)應(yīng)不同的切削力度。切削力度越大，效率越高，但表面的粗糙度也越高。
人工研磨方式主要是利用砂輪、砂紙、鋼絲刷、磨石等打磨工具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削，是一個(gè)最大切削力度的表面處理過(guò)程，對(duì)產(chǎn)品的精度和外形尺寸的影響最大。人工研磨的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投入少，方便快捷，適合各種復(fù)雜型腔。缺點(diǎn)就是人工成本太高、效率低、環(huán)境不友好、安全性差、表面質(zhì)量不一致。是一個(gè)將被逐步淘汰的加工過(guò)程。
  自動(dòng)化研磨方式是利用專業(yè)的研磨機(jī)器和設(shè)備對(duì)工件表面進(jìn)行批量機(jī)械化打磨。目前有下面幾款專用的機(jī)器設(shè)備可以用來(lái)大批量自動(dòng)研磨。

（一）研磨車床

分為內(nèi)外圓或平面磨床、砂帶機(jī)、砂輪機(jī)這些。內(nèi)外圓磨床是用來(lái)研磨產(chǎn)品工件圓柱形的內(nèi)外表面。平面磨床是用來(lái)研磨平面類零件，為獲取得一個(gè)光滑平坦的外表面。砂帶、砂輪機(jī)這種也是由人工單件來(lái)操作，適合中大尺寸的部件。這種研磨機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、切削力度大、能對(duì)不同部位進(jìn)行不同力度的切削研磨、可處理中大外形尺寸的產(chǎn)品，缺點(diǎn)是機(jī)器設(shè)備的購(gòu)置費(fèi)用大、只能處理單件產(chǎn)品，只能研磨外形簡(jiǎn)單的產(chǎn)品零部件，不能處理復(fù)雜表面的工件和不規(guī)則的內(nèi)部孔、洞、縫隙等部位。

（二）工業(yè)機(jī)器人

這是一種先進(jìn)的研磨處理設(shè)備。通過(guò)PLC編程設(shè)定固定的運(yùn)動(dòng)路徑，配合研磨頭就可以對(duì)復(fù)雜內(nèi)外表面的工件進(jìn)行自動(dòng)研磨處理。比如一些不銹鋼或是鋁合金、鋅合金之類的廚房用具、衛(wèi)浴五金件、汽車輪轂等。這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是研磨拋光可一體，更換不同的研磨頭就可以實(shí)現(xiàn)不同的表面處理過(guò)程。也適合處理中大型復(fù)雜外形的產(chǎn)品部件。也可控制單獨(dú)對(duì)產(chǎn)品某個(gè)部位的打磨，缺陷修復(fù)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)是購(gòu)置成本大，配套設(shè)施投入也大，只能單件處理，效率低，操作維護(hù)復(fù)雜，不能處理產(chǎn)品內(nèi)表面。

（三）噴砂拋丸機(jī)

這是應(yīng)用較為廣泛的研磨處理方式。噴砂是機(jī)器利用壓縮空氣作動(dòng)力，噴出高速的磨料砂粒，對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行去氧化皮、去毛刺、除飛邊等研磨作用。適合一些中大尺寸的產(chǎn)品，比如鑄鐵件、鍛件、機(jī)加工件、大型渦輪葉片等。拋丸是通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的葉輪把小鋼丸拋出去，撞擊零件表面，除去氧化層。這種研磨方式的優(yōu)點(diǎn)是適合特大型或中大型產(chǎn)品工件，可處理復(fù)雜外形，并可提高產(chǎn)品表面的金相結(jié)構(gòu)，改善表面機(jī)械性能。缺點(diǎn)就是投入成本高、一次處理的批量少、不適合小型工件產(chǎn)品、處理后的表面粗糙度較高，不能處理產(chǎn)品的內(nèi)孔、管道、縫隙等內(nèi)表面。

（四）磨粒流研磨機(jī)

也叫流體研磨機(jī)。這種方式廣泛應(yīng)用于各類精密零件的孔內(nèi)研磨。其運(yùn)作原理是把金剛石、白剛玉砂、碳化硅等磨料砂與研磨液混合，調(diào)制成半流體狀的研磨介質(zhì)，在機(jī)器產(chǎn)生的壓力下快速通過(guò)工件內(nèi)部的孔洞，利用磨粒砂對(duì)內(nèi)壁進(jìn)行切削，達(dá)到去毛刺、除氧化皮的研磨效果。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是特別適合一些復(fù)雜內(nèi)孔的精密零部件內(nèi)表面研磨拋光。缺點(diǎn)是它的研磨效率低，不能進(jìn)行批量處理，只能應(yīng)用于500mm以下的內(nèi)孔研磨，切削量只有幾微米或是1絲范圍內(nèi)，不能去除較大的毛刺、紋路或氧化皮、銹斑等。還要配備專用的工裝夾具，一次投入成本也較大。

（五）磁力研磨機(jī)

磁力研磨是利用磁力驅(qū)動(dòng)機(jī)器工作槽內(nèi)的不銹鋼針產(chǎn)生高頻運(yùn)動(dòng)，撞擊工件內(nèi)外表面，達(dá)到五金工件的內(nèi)孔、死角、縫隙等部位去除毛刺、氧化膜、污垢、雜質(zhì)的效果。適用于金屬或硬質(zhì)塑料非金屬類工件的研磨拋光。這種研磨方式的優(yōu)點(diǎn)是適合不規(guī)則復(fù)雜異型零件，研磨拋光一次完成，不變形、不影響工件尺寸精度、不損傷表面，表面粗糙度可達(dá)Ra0.1-Ra0.01,批量快速處理，處理時(shí)間5-20分鐘，效率高，沒(méi)有耗材損耗，投入小。缺點(diǎn)是機(jī)器一次處理能力一般在幾十公斤內(nèi)，只適用于較小規(guī)格尺寸的工件，比如小五金件、小飾品、精密零部件等。

（六）研磨光飾機(jī)

這是應(yīng)用最為廣泛的一種表面研磨處理方式，也是研磨光飾領(lǐng)域的專業(yè)利器。包含有多種運(yùn)動(dòng)軋跡的機(jī)型，采用振動(dòng)式研磨拋光 、離心式研磨拋光 、渦流式研磨拋光 等方式，驅(qū)動(dòng)研磨材料與工件在機(jī)器的工作槽內(nèi)進(jìn)行翻滾、旋轉(zhuǎn)，讓磨料在工件表面進(jìn)行切削，達(dá)到去除毛刺、氧化皮、飛邊、倒角、清除油污等效果。研磨材料因?yàn)楦邷責(zé)Y(jié)后硬度很高，象石子一樣，所以業(yè)內(nèi)一般叫研磨石 ，也叫拋磨塊 。材質(zhì)有棕剛玉、白剛玉、碳化硅等。常用形狀有三角形、圓球形、圓柱形、三星形、圓錐形、四面體，外形規(guī)格尺寸也有多種多樣，分別用來(lái)打磨不同材質(zhì)和外形的工件。這種研磨方式的優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣，大批量、效率高，工件外形可以是不規(guī)則的異型，內(nèi)部的孔洞、死角、夾縫、交叉孔等部位都可研磨，尺寸可以從幾毫米到3米內(nèi)，產(chǎn)品尺寸精度不受影響，材質(zhì)更是從有色金屬、黑色金屬、粉末冶金到塑膠、亞克力、橡膠、竹木、大理石、玻璃等非金屬各種材質(zhì)均可以支持。投入成本低、操作簡(jiǎn)單方便。缺點(diǎn)就是只能對(duì)工件整體進(jìn)行研磨，不能控制單獨(dú)某個(gè)部位的打磨，比如想針對(duì)產(chǎn)品某個(gè)凸起部位進(jìn)行修磨是做不到的。還有如果一些產(chǎn)品內(nèi)孔或是管道長(zhǎng)度超過(guò)30mm，那么內(nèi)表面的除銹、去氧化皮這些效果就不能令人滿意了。

二、什么是拋光？

拋光是指利用人工、機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的方式，使工件表面粗糙度降低，以獲得有光澤、光亮表面的加工方法。一般而言，拋光是在研磨處理后再進(jìn)行的，是表面處理的后期工序階段了。拋光不能提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時(shí)也用以消除光澤（消光），比如獲得啞光效果。拋光方式主要有以下幾種：
(一) 人工拋光。
  人工拋光方式主要是用拋光輪、拋光頭、角向磨光機(jī)等專業(yè)工具，在拋光輪上涂上拋光膏，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)壓向產(chǎn)品表面，讓磨料對(duì)工件表面產(chǎn)生滾壓和微量切削，從而獲得光亮的表面效果。拋光后的產(chǎn)品表面粗糙度可達(dá)Ra0.6~0.01微米。跟人工研磨方式一樣，人工拋光的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投入少，方便快捷，適合不規(guī)則外形及內(nèi)表面。通過(guò)使用不同目數(shù)的拋光研磨材料，可以達(dá)到鏡面拋光效果，是所有拋光方式中效果最好的一種。缺點(diǎn)就是人力成本太高、需要培訓(xùn)才能上崗、效率低、環(huán)境不友好、安全性差、表面質(zhì)量不一致。是一個(gè)將被逐步淘汰的加工過(guò)程。目前只在一些中大型的廚衛(wèi)用品產(chǎn)品拋光時(shí)應(yīng)用。
(二) 機(jī)械拋光。

利用專業(yè)的拋光機(jī)器和設(shè)備對(duì)工件表面進(jìn)行批量機(jī)械化拋光。目前有下面幾款專用的機(jī)器設(shè)備可以用來(lái)大批量自動(dòng)拋光：

1. 工業(yè)機(jī)器人

在機(jī)械臂上安裝布輪，按設(shè)定好的運(yùn)動(dòng)軌跡就可以對(duì)具有不規(guī)則復(fù)雜表面的產(chǎn)品進(jìn)行拋光處理。目前很多廚衛(wèi)五金、裝飾裝潢、汽車輪轂等行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始大量使用這種機(jī)器人自動(dòng)化的拋光方式。在前道研磨處理過(guò)的產(chǎn)品表面通過(guò)更換布輪、粒度更為細(xì)微的拋光膏，同樣的一臺(tái)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)拋光功能了。它的優(yōu)點(diǎn)是適合處理中大型復(fù)雜外形的產(chǎn)品部件，也可以達(dá)到鏡面效果。缺點(diǎn)是購(gòu)置成本大，配套設(shè)施投入也大，只能單件處理，效率低，操作維護(hù)復(fù)雜，不能處理產(chǎn)品孔洞、縫隙等內(nèi)表面。

2. 拋丸機(jī)

噴丸或拋丸機(jī)也可以用來(lái)拋光，采用不銹鋼的丸料，通過(guò)高速錘打金屬零件的表面，增加表面致密性，達(dá)到提高表面光澤度與光亮度的效果。優(yōu)點(diǎn)是適合中大型零部件，也能處理復(fù)雜曲面型腔，缺點(diǎn)是拋光的粗糙度高，只能增加光澤度與光亮度，達(dá)不到類鏡面拋光的效果。另外只能應(yīng)用于金屬材質(zhì)的產(chǎn)品零件表面拋光。

3. 磁力拋光機(jī)

也叫磁力研磨機(jī)，這種機(jī)型是把研磨和拋光的過(guò)程集于一體，通過(guò)不銹鋼針的高速旋轉(zhuǎn)、翻滾撞擊工件表面，在去除毛刺、氧化皮、油污雜質(zhì)的同時(shí)，提高了產(chǎn)品表面光亮度，達(dá)到了拋光的目的。優(yōu)點(diǎn)是效率高，沒(méi)有耗材損耗，投入小。缺點(diǎn)是處理數(shù)量少，只適合于小型產(chǎn)品零部件，拋光后表面的粗糙度偏高。

4. 研磨光飾機(jī)

也可以叫光飾拋光機(jī)、滾光機(jī) 、振光機(jī) 。在前道去氧化皮、去毛刺的粗磨基礎(chǔ)上，通過(guò)更換不同的拋光磨料，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品表面進(jìn)行降低粗糙度，提高光亮度的處理。拋光用的研磨材料一般使用高鋁瓷研磨石 、高頻瓷研磨石 (其實(shí)這也是高鋁瓷的一種，只不過(guò)是里面的氧化鋁含量比高鋁瓷還要高，能達(dá)到95%左右，因此比重也比高鋁瓷還要高)、白剛玉研磨石 、鉻剛玉磨料、不銹鋼磨料 。原理也是利用高密度、高比重的磨料撞擊金屬產(chǎn)品表面，改變晶粒間的排列緊密程度，同時(shí)利用磨料里所含的微粉對(duì)表面進(jìn)行微量切削，減小粗糙度，提高亮度與光澤度。還有一種拋光方式俗稱溜光，是用滾桶研磨光飾機(jī) ，采用木片、竹片、玉米芯、核桃殼等植物磨料，利用這種材料表面的粗纖維，模擬手工拋光用的布輪，配合拋光膏，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)幾十個(gè)小時(shí)的緩慢微量的磨削，達(dá)到一種類鏡面的效果。滾拋拋光的優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣，大批量、效率高，可以是各種異形復(fù)雜表面的產(chǎn)品零件，材質(zhì)也可以是金屬和非金屬材料，操作簡(jiǎn)單方便。缺點(diǎn)是拋光效果達(dá)不到手工布輪的鏡面狀態(tài)，采用溜光的拋光方式最多也只能達(dá)到一種類似接近鏡面的效果。

(三) 化學(xué)拋光。
化學(xué)拋光是靠化學(xué)試劑的化學(xué)腐蝕作用對(duì)產(chǎn)品表面凹凸不平區(qū)域作選擇性溶解作用以消除氧化皮、浸蝕整平的一種方法。采用硫酸、硝酸、磷酸、氫FU酸或氫氧化鈉等強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液，原理是金屬零部件表面的凸部比凹部在溶液中的電極電位不同，造成的溶解速度不一樣，使凸部比凹部?jī)?yōu)先溶解，可以去除表面粗糙的不平度，獲得平均數(shù)微米到幾十微米的光潔度。這種拋光方式的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，只要一個(gè)盛放溶液的容器就可以了，能夠處理細(xì)管、帶有深孔及形狀復(fù)雜的零件，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)就很明顯了，環(huán)境不友好，污染嚴(yán)重，有散發(fā)大量有害氣體，拋光溶液的使用壽命短，再生困難。拋光效果不如電解拋光。

化學(xué)拋光

工件化學(xué)拋光效果對(duì)比

(四) 電解拋光。
電解拋光本質(zhì)上也是化學(xué)拋光。是在電解槽中放入酸液，將工件作為陽(yáng)極接入電源，將電解槽中的鉛極作為陰極，通上直流電，由于零件表面的毛刺和氧化皮等凸起部分電流密度大，相應(yīng)的在酸液中的溶解速度快，這種不均勻的溶解速度，將毛刺或氧化層先行溶解，對(duì)整個(gè)工件而言起到了平整拋光的作用。過(guò)于粗糙的表面，不宜直接進(jìn)行電解拋光，最好先用機(jī)械拋光粗磨一次，再用電解拋光可以使零部件表面的光潔度達(dá)到很高的等級(jí)，甚至可達(dá)鏡面般的光澤效果。一些不銹鋼、鋁合金、鋅合金材質(zhì)的裝潢五金、燈具、廚衛(wèi)用品等日常品和工藝品都可以使用電解拋光來(lái)獲得一個(gè)滿意的表面效果。電解拋光的優(yōu)點(diǎn)是適合處理異型復(fù)雜表面的零件，一些無(wú)法機(jī)械拋光的部件，還有內(nèi)部深孔、細(xì)管、縫隙、死角這些部位也都能處理，生產(chǎn)效率高，拋光效果好。缺點(diǎn)跟化學(xué)拋光一樣，污染嚴(yán)重、安全性差、環(huán)境不友好、電解酸液的調(diào)配復(fù)雜、使用壽命短、再生困難，只適合于拋光于鋼鐵、鋁、銅、鎳及各種合金的拋光。

工件電解拋光工藝

電解拋光工件表面效果對(duì)比

(五)  等離子拋光。
也叫納米拋光，是一種新型環(huán)保的拋光工藝，堪稱拋光神器。等離子拋光的原理比較復(fù)雜，一共涉及到三種拋光機(jī)制，一種是尖端放電效應(yīng)：表面毛刺等凸起部位在高壓電場(chǎng)中電阻小容易被擊穿，形成放電通道，毛刺被溶解，尖銳的邊角倒出小圓角，平整度得到提升；第二種是粒子轟擊效應(yīng)：拋光溶液與工件產(chǎn)品瞬間短路，造成大量放熱使拋光液汽化，這種氣體的離子達(dá)到一定數(shù)量時(shí)就形成等離了形態(tài)，這種等離子的能量很大，當(dāng)其與工件表面撞擊時(shí)會(huì)使金屬表面的氧化層產(chǎn)生疏松而被分解，表面被均勻拋光。第三種是氣膜爆破沖刷效應(yīng)：包圍產(chǎn)品的等離子氣膜在電磁場(chǎng)和高溫影響下快速爆破，工件表面的氧化層在切向空化力作用下被剝離，這三種效應(yīng)的共同作用下頃刻會(huì)使工件表面達(dá)到光亮的效果。納米拋光對(duì)工件的尺寸精度可控制在0.002mm內(nèi)，粗糙度可達(dá)Ra0.01,拋光后產(chǎn)品的光潔度、精密度提高、堅(jiān)硬耐用，廣泛應(yīng)用在高檔產(chǎn)品的精拋領(lǐng)域，如家具衛(wèi)浴餐具行業(yè)：把手、手柄、水龍頭、銅部件；眼鏡行業(yè)：眼鏡框、眼鏡架；航空航天制造業(yè)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片；醫(yī)療器械制造業(yè)：鈦合金、不銹鋼器械等領(lǐng)域。
等離子拋光的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用廣泛、拋光速度快(可在十幾秒到兩分鐘內(nèi)完成)、精度高、效果好，可達(dá)電鍍級(jí)鏡面效果。其納米拋光液非常環(huán)保，廢液可直接排放不會(huì)造成污染。設(shè)備采用自動(dòng)化控制，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，人工成本小。對(duì)一些不規(guī)則復(fù)雜表面、死角、孔洞等部位均可拋光，還可以在工件表面產(chǎn)生一層鈍化膜，持續(xù)保持表面光亮，有效防止氧化。缺點(diǎn)是設(shè)備的前期投入大，不同材質(zhì)的工件拋光液調(diào)制復(fù)雜，只能拋光不銹鋼、銅、鋅及其合金等導(dǎo)電材料，不適用于過(guò)大的毛刺、凹坑、過(guò)厚的氧化層，只適合中大尺寸的產(chǎn)品零件拋光。

等離子(納米)拋光機(jī)

等離子(納米)拋光工件效果對(duì)比