精磨、珩磨和抛光实现高精度加工

魔神

    

精磨、珩磨和抛光不仅可以实现合理化效率，同时也可以实现高精度的加工。由于车削件的尺寸公差的减小达到了纳米级范围，因此需要用到特殊专用设备。针对高精加工任务，可以采取计件加工作业，以达到高精度的结果和经济的效益。

图1  用于精磨的双砂轮设备。高精加工要求机床的运行精度为±2μm

目前，加工部件的小型化和功能的多样化日趋成为切削加工车间关注的热点，正如Commonrail-Technik公司所示：汽车制造业中喷油发动机的油喷系统在作业时，一个分有多个支路以向各个油缸供油的共用进油管中的燃料会一直处于压力之下，因此需要用到泵组。泵组中含有车削部件，其对尺寸精度（如公差、平整度和平面平行度）的要求极高。在汽车行业中，这些要求表现为流程统计控制（SPC）的Cpk值上：这个特性值用于对加工流程的效率状况作出评判，并在近些年来表现得更加苛刻。在若干年前，1.33μm的Cpk值即为够用，尺寸精度在±10μm范围以内。如今这个数值需要达到1.67μm，这样公差范围可以缩减到±5μm。

这种发展趋势会给设备带来影响。设备的工作能力反映在静态流程控制的Cmk值上。它与Cpk值呈比例关系，即：Cmk值也同样受限。如果最大尺寸公差为±5μm时，则要求设备运行的精度应该保持在±2μm。由此切削加工的极限就很接近于微米与纳米的交界范围了。因此，在精密车加工件的机加工过程中，不仅需要用到精磨、珩磨和抛光等特殊设备，还要采用很特殊的加工流程。

图2  用于珩磨和抛光的单砂轮机床。该机床设计用于洁净室条件下的高精加工

不断增长的需求

由于这些条件的存在，计件加工单位，如位于Halle-Zoerbig的FLP Microfinishing公司（以前的FLP Staehle公司）实现了经济性好的加工作业。FLP Microfinishing公司可以提供精磨、珩磨、抛光和去毛刺的服务，自2001年开始进行微型切削作业，对此也投入了第二个加工车间。此后，该公司即把工作重点转移到了高精加工上。各种技术关键都以单、双砂轮精磨、珩磨和抛光设备的开发和制造以及工具和加工材料的贸易工作为基础。

由于Cpk值受到了很大的限制，因此对设备的要求也提高了很多。尽管±10μm的尺寸公差被缩减了一半，但是对设备的要求并非成倍提高，而是设备制造需要有新的精度规定。仍然沿用传统手段的做法已经无法向前跨越。为了能够达到±5μm的可重复公差的极限，需要采取新的技术方案，这并非只涉及设备制造的问题。

图3  由于采用计件加工，实现了最大尺寸公差为±5μm的高精车削效果

高精加工要求专业化

由于加工条件的制约，精磨、珩磨和抛光也可以分为两个精度等级。在FLP Microfinishing公司分为灰区和白区。高精加工 – 即白区 – 处于空调洁净室内进行，这是加工要求逐步提高的结果。在今天这就要求更好的能源经济管理，并考虑能源的可回收利用或节能措施，如热量回收。此外，加工所需的液体辅助材料的处理和回收利用也是其中一项工作。只有这样，方可在成本日益增长的情况下使客户保持良好的成本结构。

高精加工的这三种工艺可以达到良好的合理化改造效果。FLP Microfinishing公司利用工艺专业化的成果，把微切削加工上的精磨、珩磨和抛光集合到了对机械部件和系统的整体加工流程里。因此FLP Microfinishing公司不仅是设备制造和计件加工单位，同时也成为应用范围广泛的系统集成商，它不仅服务于汽车行业，同时也延伸到航空、航天和机器制造以及医疗器械等领域。例如液压和涡轮机组部件的高精车削加工。

幽谷情客

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