超精密加工：磨削工艺

一、 磨削加工简介

磨削是应用较为广泛的切削加工方法之一，它是利用高速旋转的磨料砂轮，对工件表面进行切削的一种加工方法。磨削加工在机械制造行业当中应用广泛。

二、 磨削加工原理

砂轮是由大量不规则形状、锋利边缘的磨粒构成。每个磨粒相当于一个微小刀具，切入工件表面时产生切削作用。磨削过程分为三阶段：滑擦阶段：磨粒与工件接触但未切入，仅产生摩擦。犁沟阶段：磨粒切入工件表面，形成沟槽并使材料产生塑性变形；切削阶段：磨粒深入工件，切除微小金属屑，实现真正的材料去除。

磨削加工的特点

1、效率高：磨削加工的切削速度非常快，并且可以同时加工多个工作面，大大加快加工效率。

2、高精度：磨削加工可以加工出表面粗糙度Ra0.003μm的工件，可对工件的形状、尺寸和位置进行精确控制，因此，在精密加工领域得到了广泛应用。

3、适用范围广： 磨削加工可以加工各种硬度的材料，比如淬火钢、硬质合金、钨金等，同时，磨削加工还可以加工各种复杂形状的零部件，如叶片、涡轮盘、医疗仪器用品。

4、加工质量稳定 磨削加工时通过砂轮与工件之间的摩擦作用来实现材料去除的，因此加工过程中不会产生较大的切削力，也不会产生振动和噪声。加工质量稳定且加工过程的可控性较好。

5、对工人技能要求高 磨削加工需要操作工人具备一定的技能和经验。磨削加工的切削速度非常快，操作工人需要具备快速、准确的手眼协调能力，有经验的师傅可根据工件材质和加工要求选择合适的砂轮，调整切削参数。

三、 磨削加工的应用

在工序流程的最后阶段，也就是最终加工工序中，需要进行组装面、配合面的研磨。主要原因有以下几点：

1、 保证高精度的尺寸要求

组装面和配合面往往决定零件之间的相互位置关系，比如轴与孔、导轨与滑块；普通车削、铣削难以保证±1–2 μm的公差，而研磨能稳定地实现这一精度。

2、 提高表面质量，降低摩擦与磨损

研磨后表面粗糙度可达Ra0.2μm微米，甚至更低，接近镜面；表面光洁度高，运动摩擦小、磨损少，可延长零件寿命；适用于滑动配合等要求低摩擦的部位。

3、 保证装配稳定性与互换性

如果工件精度不够，在组装时，可能会出现装不进去、间隙过大、早期失效等问题，因此精密配合件必须严格控制尺寸和表面形状，才能在装配时实现正确的过盈或间隙。

4、 减少残余应力和变形

前序切削会留下刀痕和应力集中，研磨能去除加工硬化层，减少残余应力。这样可提高配合面的耐疲劳性能和稳定性。

5、 满足高端应用要求

在模具、轴承、液压件、机床主轴等领域，组装面和配合面不仅要求尺寸精度，还要求表面光洁度和长期稳定性，研磨几乎是唯一可行的工艺。

车铣能成型，磨削才能保证精度和性能。一般来说，车削/铣削表面纹路呈现明显的刀痕和周期性波纹，这种刀痕的形状通常是螺旋形（车削）或弧形/直线交叉（铣削）。比如车削常见的同心圆刀痕，铣削常见的“弧形扇状”或“鱼鳞状”痕迹。纹路沟槽较深，高低起伏明显，表面粗糙度大，一般在Ra1.6~3.2μm。纹路的均匀程度受到刀尖圆弧半径、刀具震动、进给量变化的影响。

这种纹路特征，会对工件的性能造成很大的影响。

由于纹路沟槽的存在，实际接触面积小于理论设计值，装配时易出现局部点接触而非面接触，导致定位精度不足，零件装配精度难以满足要求。局部接触还会使应力集中于纹路峰点，长时间使用后，这些区域容易发生塑性变形或微剥落，进而使配合间隙逐渐增大。对于承受循环载荷的零件，此类缺陷更可能诱发疲劳裂纹，显著缩短使用寿命。

方向性强的沟槽犹如‘集屑槽’，易滞留磨削过程中产生的磨屑、油泥和粉尘等杂质。这些杂质反复夹带在摩擦副之间，相当于形成‘第三体磨粒’，显著加快磨损速度。沟槽内堆积的杂质还可能导致摩擦副卡滞，运行阻力增大，并使零部件出现异常磨损，从而提前失效、缩短使用寿命。同时，残留物会划伤工件表面，造成表面质量下降。在高精度或高负荷工况下，这类问题更易引发设备振动、发热，甚至导致故障停机。

深沟槽是典型的应力集中源，其底部尖锐过渡处极易成为裂纹萌生点。一旦裂纹产生，扩展速度显著加快，导致零件疲劳寿命缩短，实际承载能力低于设计值，存在提前失效的风险。在长期交变载荷或冲击载荷作用下，零件甚至可能发生早期断裂，进而引发设备停机或损坏。

在精密零件或者高端客户看来，明显的刀痕通常被视为加工工艺水平不足的表现，容易降低产品的档次感和认可度。丰合精密配备中国曙光SGM-450、PMM 4080AHNC等先进设备，专注于半导体、医疗、汽车、模具及自动化设备等行业的精密磨削加工。我们可加工的材料涵盖广泛，包括有磁材料（如碳钢、模具钢）及无磁材料（如铜、铝、不锈钢及PEEK塑料）。公司拥有数十年丰富经验，服务客户超过千家，以客户满意为首要目标。凭借卓越的加工能力和完善的设备保障，丰合为客户的出口订单提供可靠支持。