1.3 滾磨光整加工技術簡介

自由磨具光整加工作為機械法光整加工的一種主要類型，是使用松散磨料，用特定的運動方式，在一定的介質中使磨料和工件獲得相對運動，借助此相對運動，使磨料對工件產生磨削，從而實現對工件的加工。其加工特點就是在加工過程中磨料始終與工件沒有固定的相對位置，加工中磨料與工件均處于自由狀態，以一定的相對速度和作用力實現對工件表面的光整加工。

滾磨光整加工技術是一種重要的自由磨具加工方法。加工過程是將工件、磨料、滾磨劑和水等按一定比例放置在滾筒中，當滾筒運動時，在復雜的相對運動作用下，游離狀態的磨塊始終以一定的作用力對工件表面進行碰撞、滾壓及微量磨削，從而達到細化表面粗糙度，去除加工毛刺和表面缺陷，改善表面物理力學性能，實現表面光整加工的目的。

針對各種金屬工件特別是小型異形零件的光飾加工及去毛刺加工，表面滾磨光整加工由于具有加工范圍廣、加工成本低、加工效率高、加工效果好、加工設備簡單、操作方便等優點，不僅適用于各種金屬材料的沖壓件、機加工件、精密鑄鍛件的光整加工，而且適用于硬質合金、陶瓷和塑料零件的光整加工，因而在工業生產中得到廣泛應用。

滾磨光整加工按零件所處狀態分為自由和非自由兩種方式，如圖1-2所示。下面分別對回轉式、振動式、渦流式、離心式、主軸式等運動方式進行說明。

1.3.1 回轉式滾磨光整加工

回轉式滾磨光整加工是將工件、加工介質（磨塊、磨劑等）裝入一個滾筒內，當滾筒按一定轉速回轉時，筒內的工件和磨塊在重力、離心力、摩擦力等作用下，使工件和磨塊之間相互碰撞、擠壓、滑擦和刻劃，實現對工件表面的光整加工。圖1-3為回轉式滾磨光整加工原理簡圖。

回轉式滾磨光整加工是最早開發的滾磨光整加工方式，適用于小型異形零件的表面光整，金屬去除能力較弱，加工效率較低，工件表面有一定程度的磕碰，加工表面的完整性較差。

1.3.2 振動式滾磨光整加工

振動式滾磨光整加工是國外20世紀50年代開發的一種表面光整加工工藝，已廣泛應用于不同材料（如鋼、銅、鋁、膠木等）的中小零件的去毛刺、倒圓和光整加工。

振動式滾磨光整加工是將物料置于振動滾磨設備的槽式容器內，工作時借助激振器高速回轉，使容器產生周期性振動，在離心激振力作用下，使容器中磨塊和被加工工件產生相對運動，從而實現對工件的加工。圖1-4為臥式振動滾磨光整加工的原理簡圖。

振動式滾磨光整加工具有加工效率高、加工質量好、設備結構簡單、操作方便、容易實現多機床管理和加工自動化等特點，得到廣泛的應用。但由于振動產生的相互作用力較小，加工時碰撞、滾壓現象較弱，滑擦與刻劃的微量磨削作用較強，所以這種加工方法對降低表面粗糙度值較好，但對表面物理力學性能的改善不大，不適用較大較長的工件。

1.3.3 渦流式滾磨光整加工

渦流式滾磨光整加工，是近20年來迅速發展起來的一種新型滾磨光整加工方法。如圖1-5所示，加工過程中，回轉底盤以一定轉速回轉，滾筒內的工件與加工介質，在離心力作用下沿固定筒壁回轉，連續回轉過程中，使工件與加工介質的混合物產生螺旋狀的渦流運動，從而在工件和磨塊間產生強烈的滾磨作用，達到均勻地去除工件毛刺、倒角或滾磨的目的。

渦流式滾磨光整方式適用于中小型異形件（薄片件除外）的加工，加工能力較強，容易實現自動化，但零件存在一定程度的磕碰。

1.3.4 離心滾磨光整加工

離心滾磨光整加工是在回轉式加工的基礎上發展起來的。如圖1-6所示，是將工件、磨塊及液體介質按一定比例裝入密封滾筒中，裝有混合介質的行星滾筒既自轉，同時又繞某一回轉中心軸公轉。滾筒內的介質在重力場和兩個離心場組成的變化的復合場內產生強制流動，獲得復雜且劇烈的相對運動，促使磨塊對工件表面產生碰撞、滾壓、微量磨削，從而實現對工件表面的光整加工。

離心滾磨光整加工大大提高了加工效率，克服了回轉式滾磨效率低、加工質量差的缺點。實踐證明，行星離心滾磨光整加工要比回轉式加工提高效率5～10倍，加工質量也有所提高。因此，行星離心滾磨光整加工在許多行業如金屬電器零件、微型軸承零件等得到廣泛應用。

1.3.5 主軸滾磨光整加工

主軸滾磨光整加工，是將安裝在主軸上的工件，豎直或與豎直方向成一定傾斜角度地插入裝有磨塊、磨劑和水的滾筒中，使整個工件的自由表面處于滾磨作用中。加工過程中，通過主軸和滾筒的回轉運動，或主軸的公轉和自轉，使磨塊與工件表面產生一定的相對運動和相互作用力，實現對工件的去毛刺及表面光整加工。主軸滾磨光整加工可分為立式、行星式、交叉式三種形式，其工作原理如圖1-7所示。

由上述可知，對于不同的表面滾磨光整加工方式，有不同的特點和適用范圍。表1-1為常見表面滾磨光整加工性能和適用范圍。

表1-1的幾種滾磨光整加工技術，目前在制造業中已經得到了廣泛的應用，尤其是離心滾磨光整加工因其生產效率高、加工質量好而在大批量小型異形工件的滾磨和去毛刺生產中得到很好的應用。但由于光整加工技術發展的時間還不是很長，由于加工設備等情況的限制，對這些光整加工機理缺乏系統深入的研究，阻礙了光整加工技術的進一步發展。