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【摘 要】提高零件的表面质量和精度是提高产品的性能和质量、增强产品的稳定性和可靠性、延长零件使用性能和寿命的重要措施。光整加工是改善零件表面质量的重要手段，近年来新的光整加工工艺方法不断涌现，本文对此进行了探讨。
【关键词】机械零件；光整加工；技术
一、光整加工技术的涵义与特点
随着科学技术的发展和生产的需要，人们对零件的表面质量和精度的要求越来越高。零件表面质量对零件的耐磨性、抗疲劳强度、抗腐蚀性及接触刚度等使用性能以及寿命、可靠性都有很大的影响。光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时实现精度的稳定甚至可提高加工精度等级的一种加工技术。光整加工技术要解决的核心问题仍然是表面质量、加工精度和生产效率问题，是实现先进制造技术的基础和前提之一，也是实现从微米、亚微米加工向纳米级加工技术发展的主要途径。光整加工主要有采用固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光、传统的机械光整加工和非传统光整加工技术等。光整加工是机械制造技术的重要组成部分，绝大多数零件的最后一道工序是光整加工。光整加工在机械制造中的主要功能有：减小和细化零件表面粗糙度，去除划痕、微观裂纹等表面缺陷，提高和改善零件表面质量；提高零件表面物理力学性能，改善零件表面应力分布状态，提高零件使用性能和寿命；改善零件表面的光泽度和光亮程度，提高零件表面清洁程度提高零件的装配工艺性等。
二、机械零件表面光整加工方法
1、精密磨削
在机械加工的各种方法中，经常以磨削作为最终加工手段，来满足对工件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度和表面变质层的要求。在切削加工中，去除的切屑尺寸越小，加工精度也就越高。由于磨削加工的砂轮是用磨料的微小切削刃进行切削，所以排除的切屑也极其微小，通过计算可知，切屑的厚度可在亚微米级甚至更小，从这点看，利用磨削，完全可以满足零件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的要求。从应用范围来看，磨削加工可以说是最广泛的。就可磨削的材料讲，从软金属，到淬火钢、不锈钢、高速钢、合金工具钢及耐热钢等难切削的金属材料，近几年来又扩展到非金属材料，尤其是半导体、玻璃、陶瓷等硬脆非金属材料的光整加工，几乎所有的材料都可利用磨削进行加工。然而，精密磨削的加工效率往往是比较低的。同时，由于磨削加工是由高速的微小微粒反复切削的结果，在磨削区要产生极高的温度，被磨削的表面会因高温而产生许多不良的影响，变质层的金相组织要发生变化，包括由机械应力产生的加工硬化、由磨削热产生的淬火硬化及复合产生的硬化，表面表现为磨削烧伤和磨削裂纹等。加工表面的状况一般是这些变化的综合表现。
2、砂带磨削
随着涂附磨具制造技术突飞猛进的发展，涂附磨具磨削加工技术也向着更系列化、专业化的方向发展。砂带磨削属于涂附磨具磨削加工的范围，砂带磨削从磨削方式上有闭式和开式两大类，砂带磨削是以混纺布为基材，使用粘结剂把磨料粘在上面.然后以砂带作为磨具对工件进行加工。磨料在砂带上排列均匀，加工时大量磨料能同时参与切削，磨粒的载荷小而均匀，较长的砂带周长使磨料得到良好的冷却，同时由于砂带与工件之间是柔性接触，所以砂带可以适应不同形状的工件，因此砂带磨削具有生产率高、磨削质量好、使用范围广等优点。砂带磨削加工的磨削效率很高，强力砂带磨削的效率可为铣削加工的10倍，普通砂轮磨削的5倍，砂带磨削无需修整，磨削比（切除工件重量与磨料磨损重量之比）可高达300：1甚至400：l，而砂轮磨削一般只有30：1，但我国砂带磨削目前仍存在着很多问题，这主要表现在：l）砂带品种少，质量也有待提高。2）由于砂带是柔性的，进给量很难精确控制，在降低了工件表面粗糙度的同时，有时也会大幅度降低了工件的尺寸精度、形状精度。目前，对有退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、盲孔、小孔、齿轮等，砂带磨削还不能加工。3）由于磨料的滑擦、耕犁、切削、挤压等作用，使加工的表面产生的塑性变形、加工硬化和断裂等缺陷.这些都限制了其应用范围
3、研磨
研磨是通过研具和游离的磨料进行微量加工，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法.精密研磨普遍应用于精密机械的制造行业，可以达到其他各种加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度。对于金属和非金属的加工均是如此，被研磨表面的粗糙度可以很小，加工变质层很小，几乎或甚至可以没有加工变质层，表面质量高，精密研磨的设备装置简单，不需要大量复杂的机械。但要使研磨达到良好的加工效果，必须首先采用其它的方法达到较高的预加工精度，而且研磨与其它使用磨料的加工方法相比，加工速度低，时间长，效率低。而且在被研磨工件的表面上，若嵌入磨料，作为运动副使用时，将影响工件的耐磨损性能。在超精研磨时，对环境的要求严格，当有大磨粒或异物混入时、将使表面产生划伤，一旦产生划痕将很难去除。
4、抛光
抛光是用微细磨粒和软质工具对工件表面进行加工，是一种简便、迅速、廉价的表面光整加工方法，其主要的目的是去除前道工序的加工痕迹，改善工件表面的粗糙度，使工件获得光滑光亮的表面。传统的研磨与抛光的区别是在工具和效果上，一股研磨所用的研具是硬的，不仅可以降低表面粗糙度，而且可以提高精度，而抛光所用的工具是软的，它主要是降低工件表面的粗糙度，对加工精度无提高，甚至有时还会降低或破坏几何精度。
5、珩磨
珩磨是一种以固结磨粒进行加工的光整加工方法，它不仅可以降低工件表面的粗糙度，而且在一定条件下还可以提高工件的尺寸精度及形状精度。珩磨主要用于内孔的加工，所用的珩磨头一般是由粒度很细的油石组成，可以认为珩磨是磨削加工的一种特殊形式，但它对机床的精度要求低，与加工同等精度的磨床相比，珩磨机的主要精度可跳低1/2一l/7，所以可降低成本，同时机床的结构简单，可由旧设备进行改造，加工精度高，表面质量好，是一种应用极为广泛的光整加工方法。珩磨头与工件之间的进给压力是获得良好加工效果的保证，目前常用的珩磨头，一种是利用螺旋来调节压力的，这种珩磨头的结构简单，制造方便，经济使用，但工作压力的调节频繁、复杂，且在珩磨过程中，随着油石的磨损或孔径的增大而不稳定。采用液压或气动控制油石胀缩的珩磨头，油石对工件表面的压力均匀了，但珩磨头的结钩复杂，一般的中、小型厂家就可能不太适用。
6、电化学抛光
电化学抛光加工是利用电化学方法对工件表面进行的一种光整加工，是直接利用在金属表面发生的氧化还原反应来去除金属表面切削加工所残留的微观高点以降低其表面粗糙度的一种方法。电化学机械光整加工的特点为：（l）加工范围广，生产效率高。由于电化学机械加工主要是靠电化学的作用去除金属，所以其加工性能理应不受金属材料巨身强度、硬度的限制，只要有合适的电解液，就可以加工几乎任何高硬度、高韧性、高强度的金属材料，生产率很高。（2）表面质量好。电化学机械复合光整加工主要不是依靠机械切削力来去除金属，所以用这种方法加工出来的工件的表面，理论上不仅粗糙度很低，而且还应表面无机械之痕，没有加工硬化层、变质层、残余应力以及常规磨削易出现的烧伤等缺陷。（3）机械磨具磨损小。由于机械磨具用于刮除氧化膜，作用力极小，所以磨损很小，这样，一来既减少了磨具的修磨对间，同时也提高了磨具的使用寿命。
三、结语
总之，现代制造技术的一个重要发展方向是精密与超精密加工技术、微细和超微细加工技术，今后我们迫切需要 研究开发新的光整加工工艺，实现光整加工过程自动化、柔性化、集成化和智能化，从而提高产品的质量以及生产效率。
参考文献：
[1]杨世春、汪鸣铮，表面质量与光整技术.北京：机械工业出版社，2009
[2]周锦进，方建成，徐文骥.光整加工技术的研究与发展制造技术与机床，2007（3）
[3]庞滔等编著，精密加工技术，国防工业出版社，2007
【关键词】机械零件；光整加工；技术
一、光整加工技术的涵义与特点
随着科学技术的发展和生产的需要，人们对零件的表面质量和精度的要求越来越高。零件表面质量对零件的耐磨性、抗疲劳强度、抗腐蚀性及接触刚度等使用性能以及寿命、可靠性都有很大的影响。光整加工是指被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时实现精度的稳定甚至可提高加工精度等级的一种加工技术。光整加工技术要解决的核心问题仍然是表面质量、加工精度和生产效率问题，是实现先进制造技术的基础和前提之一，也是实现从微米、亚微米加工向纳米级加工技术发展的主要途径。光整加工主要有采用固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光、传统的机械光整加工和非传统光整加工技术等。光整加工是机械制造技术的重要组成部分，绝大多数零件的最后一道工序是光整加工。光整加工在机械制造中的主要功能有：减小和细化零件表面粗糙度，去除划痕、微观裂纹等表面缺陷，提高和改善零件表面质量；提高零件表面物理力学性能，改善零件表面应力分布状态，提高零件使用性能和寿命；改善零件表面的光泽度和光亮程度，提高零件表面清洁程度提高零件的装配工艺性等。
二、机械零件表面光整加工方法
1、精密磨削
在机械加工的各种方法中，经常以磨削作为最终加工手段，来满足对工件的尺寸精度、形位精度、表面粗糙度和表面变质层的要求。在切削加工中，去除的切屑尺寸越小，加工精度也就越高。由于磨削加工的砂轮是用磨料的微小切削刃进行切削，所以排除的切屑也极其微小，通过计算可知，切屑的厚度可在亚微米级甚至更小，从这点看，利用磨削，完全可以满足零件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的要求。从应用范围来看，磨削加工可以说是最广泛的。就可磨削的材料讲，从软金属，到淬火钢、不锈钢、高速钢、合金工具钢及耐热钢等难切削的金属材料，近几年来又扩展到非金属材料，尤其是半导体、玻璃、陶瓷等硬脆非金属材料的光整加工，几乎所有的材料都可利用磨削进行加工。然而，精密磨削的加工效率往往是比较低的。同时，由于磨削加工是由高速的微小微粒反复切削的结果，在磨削区要产生极高的温度，被磨削的表面会因高温而产生许多不良的影响，变质层的金相组织要发生变化，包括由机械应力产生的加工硬化、由磨削热产生的淬火硬化及复合产生的硬化，表面表现为磨削烧伤和磨削裂纹等。加工表面的状况一般是这些变化的综合表现。
2、砂带磨削
随着涂附磨具制造技术突飞猛进的发展，涂附磨具磨削加工技术也向着更系列化、专业化的方向发展。砂带磨削属于涂附磨具磨削加工的范围，砂带磨削从磨削方式上有闭式和开式两大类，砂带磨削是以混纺布为基材，使用粘结剂把磨料粘在上面.然后以砂带作为磨具对工件进行加工。磨料在砂带上排列均匀，加工时大量磨料能同时参与切削，磨粒的载荷小而均匀，较长的砂带周长使磨料得到良好的冷却，同时由于砂带与工件之间是柔性接触，所以砂带可以适应不同形状的工件，因此砂带磨削具有生产率高、磨削质量好、使用范围广等优点。砂带磨削加工的磨削效率很高，强力砂带磨削的效率可为铣削加工的10倍，普通砂轮磨削的5倍，砂带磨削无需修整，磨削比（切除工件重量与磨料磨损重量之比）可高达300：1甚至400：l，而砂轮磨削一般只有30：1，但我国砂带磨削目前仍存在着很多问题，这主要表现在：l）砂带品种少，质量也有待提高。2）由于砂带是柔性的，进给量很难精确控制，在降低了工件表面粗糙度的同时，有时也会大幅度降低了工件的尺寸精度、形状精度。目前，对有退刀槽的阶梯轴、阶梯孔、盲孔、小孔、齿轮等，砂带磨削还不能加工。3）由于磨料的滑擦、耕犁、切削、挤压等作用，使加工的表面产生的塑性变形、加工硬化和断裂等缺陷.这些都限制了其应用范围
3、研磨
研磨是通过研具和游离的磨料进行微量加工，使工件达到所要求的尺寸与精度的加工方法.精密研磨普遍应用于精密机械的制造行业，可以达到其他各种加工方法所不能达到的精度和表面粗糙度。对于金属和非金属的加工均是如此，被研磨表面的粗糙度可以很小，加工变质层很小，几乎或甚至可以没有加工变质层，表面质量高，精密研磨的设备装置简单，不需要大量复杂的机械。但要使研磨达到良好的加工效果，必须首先采用其它的方法达到较高的预加工精度，而且研磨与其它使用磨料的加工方法相比，加工速度低，时间长，效率低。而且在被研磨工件的表面上，若嵌入磨料，作为运动副使用时，将影响工件的耐磨损性能。在超精研磨时，对环境的要求严格，当有大磨粒或异物混入时、将使表面产生划伤，一旦产生划痕将很难去除。
4、抛光
抛光是用微细磨粒和软质工具对工件表面进行加工，是一种简便、迅速、廉价的表面光整加工方法，其主要的目的是去除前道工序的加工痕迹，改善工件表面的粗糙度，使工件获得光滑光亮的表面。传统的研磨与抛光的区别是在工具和效果上，一股研磨所用的研具是硬的，不仅可以降低表面粗糙度，而且可以提高精度，而抛光所用的工具是软的，它主要是降低工件表面的粗糙度，对加工精度无提高，甚至有时还会降低或破坏几何精度。
5、珩磨
珩磨是一种以固结磨粒进行加工的光整加工方法，它不仅可以降低工件表面的粗糙度，而且在一定条件下还可以提高工件的尺寸精度及形状精度。珩磨主要用于内孔的加工，所用的珩磨头一般是由粒度很细的油石组成，可以认为珩磨是磨削加工的一种特殊形式，但它对机床的精度要求低，与加工同等精度的磨床相比，珩磨机的主要精度可跳低1/2一l/7，所以可降低成本，同时机床的结构简单，可由旧设备进行改造，加工精度高，表面质量好，是一种应用极为广泛的光整加工方法。珩磨头与工件之间的进给压力是获得良好加工效果的保证，目前常用的珩磨头，一种是利用螺旋来调节压力的，这种珩磨头的结构简单，制造方便，经济使用，但工作压力的调节频繁、复杂，且在珩磨过程中，随着油石的磨损或孔径的增大而不稳定。采用液压或气动控制油石胀缩的珩磨头，油石对工件表面的压力均匀了，但珩磨头的结钩复杂，一般的中、小型厂家就可能不太适用。
6、电化学抛光
电化学抛光加工是利用电化学方法对工件表面进行的一种光整加工，是直接利用在金属表面发生的氧化还原反应来去除金属表面切削加工所残留的微观高点以降低其表面粗糙度的一种方法。电化学机械光整加工的特点为：（l）加工范围广，生产效率高。由于电化学机械加工主要是靠电化学的作用去除金属，所以其加工性能理应不受金属材料巨身强度、硬度的限制，只要有合适的电解液，就可以加工几乎任何高硬度、高韧性、高强度的金属材料，生产率很高。（2）表面质量好。电化学机械复合光整加工主要不是依靠机械切削力来去除金属，所以用这种方法加工出来的工件的表面，理论上不仅粗糙度很低，而且还应表面无机械之痕，没有加工硬化层、变质层、残余应力以及常规磨削易出现的烧伤等缺陷。（3）机械磨具磨损小。由于机械磨具用于刮除氧化膜，作用力极小，所以磨损很小，这样，一来既减少了磨具的修磨对间，同时也提高了磨具的使用寿命。
三、结语
总之，现代制造技术的一个重要发展方向是精密与超精密加工技术、微细和超微细加工技术，今后我们迫切需要 研究开发新的光整加工工艺，实现光整加工过程自动化、柔性化、集成化和智能化，从而提高产品的质量以及生产效率。
参考文献：
[1]杨世春、汪鸣铮，表面质量与光整技术.北京：机械工业出版社，2009
[2]周锦进，方建成，徐文骥.光整加工技术的研究与发展制造技术与机床，2007（3）
[3]庞滔等编著，精密加工技术，国防工业出版社，2007