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[摘 要]随着汽车行业的飞速发展，人们对于汽车质量要求越来高，作为汽车生产基础的零部件也越来越受到重视。就光整技术而言，目前许多汽车零部件生产企业对光整加工工艺的重要性还缺乏足够的认识和理解，没能真正掌握光整加工工艺的本质，致使切削加工，铸锻、冲压、焊接加工，在零件表面留下程度不同的粗糙表面及各种各样的缺陷，它们存在影响了产品整机的装配精度、性能和使用寿命。本文介绍了光整加工技术，并具体分析了光整加工技术在汽车主要零部件加工中的应用。
[关键词]磨粒流抛光 振动光饰 研磨修复
中图分类号：TD266 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）34―0235―01
一、光整加工
光整加工是指不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法。无论是传统的光整加工方法，还是近年来出现的新工艺技术，都具有以下主要特点：
1、光整加工的加工余量小，原则上只是前道工序公差带宽度的几分之一。
2、光整加工所用机床设备不需要很精确的成形运动，但磨具与工件之间的相对运动应尽量复杂。
3、光整加工时，磨具相对于工件的定位基准没有确定的位置，一般不能修正加工表面的形状和位置误差，其精度要靠先行工序来保证。
二、光整加工技术分类与概述
（一）超级光磨
超级光磨是用装有细磨粒、低硬度油石的磨头，在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。图为超级光磨外圆的示意图。加工时，工件旋转（一般工件圆周线速度为6-30 m/min），油石以恒力轻压于工件表面，作轴向进给的同时作轴向微小振动（一般振幅为1～6 mm，频率为5～50 Hz），从而对工件微观不平的表面进行光磨。
超级光磨具有设备简单；加工余量极小；生产率较高；表而质量好。超级光磨的应用也很广泛，如汽车和内燃机零件、轴承、精密量具等小粗糙度表面常用超级光磨作光整加工。它不仅能加工轴类零件的外圆柱面，而且还能加工圆锥向、孔、平面和球面等。
（二）抛光
抛光是在高速旋转的抛光轮上涂以磨膏，对工件表面进行光整加工的方法。抛光轮一般是用毛毡、橡胶、皮革、布或压制纸板做成的，磨膏由磨料（氧化铬、氧化铁等）和油酸、软脂等配制而成。
抛光具有如下方法简便而经济；容易对曲面进行加工；仅能减小表面粗糙度位而不能保持或提高原加工精度；劳动条件较差等特点。
抛光主要用于零件表面的装饰加工，或者用抛光消除前迸工序的加工痕迹，以提高零件的疲劳强度.而不是以提高精度为目的。抛光零件表面的类型不限，可以加工外圓、孔、平面及各种成形面等。
（三）研磨
研磨是在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面进行加工的方法。研磨时，研具在一定压力下与工件作复杂的相对运动，通过研磨剂的机械（物理）及化学作用，从工件表面切除一层极薄的材料，从而达到很高的精度和很小的粗糙度。研磨具有简单可靠（研磨机、简单改装的车床、钻床）；加工精度高，形状误差不能提高位置精度；生产率低等特点，研磨工艺应用较广，主要应用范围有：内孔、外圆、平面，金属材料、塑料、光学玻璃等。
三、光整加工技术在汽车主要零部件加工中的应用
（一）磨粒流抛光
在磨粒流加工过程中，夹具配合工件形成加工通道，两个相对的磨料缸使磨料在这个通道中来回挤动。磨料均匀而渐进地对通道表面或边角进行研磨，产生抛光、倒角作用。
要顺利完成零件的磨粒流加工，得到最佳加工效果，影响因素很多，除设备以外，还包括磨料的选择、挤压力的大小、循环次数、夹具的合理设计等。已经广泛用于汽车业零件生产制造，它可以通达零件复杂而难以进入的部位；抛光表面均匀、完整；批量零件的加工效果重复一致。这些加工特点使零件性能得到改善，寿命延长，同时减免繁杂的手工劳动，大大降低劳动强度。如汽车进气管，手工抛光其内表面时，只能先切割开，抛光后再焊接起来。而用磨粒流加工方法，不需要切割打开就可以完成内表面抛光。除了作为一种抛光手段，磨粒流工艺还可以对一些表面形状公差、质量要求极其严格的零件进行微量磨削加工。
磨料流加工适用于加工不同的零件和尺寸。小至0.2mm的小孔或1.5mm直径的齿轮，大至50mm直径的花键通道，甚至1.2m的透平叶轮。加工大型零件的机床可以装置回旋臂或输送轨道。该工艺已广泛用于汽车零部件的精加工：进排气管、进气门、增压腔、喷油器、喷油嘴、气缸头、涡轮壳体和叶片、花键、齿轮、制动器等。如：粗糙的气缸头铸造件在专门的二工位磨粒流生产线上，每小时生产量可达到30件，粗糙度从Ra4μm或Ra5μm达到Ra0.4μm，可使废气排放量减少7%发动机功率增加6%，行驶里程数增加5%。近年来研制开发出的微孔磨粒流机床，在加工喷油嘴方面独树一帜。它根据挤出压力、磨料温度和粘度之间的关系，进行复杂的程序运算。加工过程中，当喷油嘴的设定流量到达时，加工即自动停止。加工时间在10秒左右，流量散差可控制在±1%。与此加工设备配套的还有流量测试仪以及高压清洗设备。这些设备可根据用户需要，提供单工位或多工位的。也可以是带机械手连接，包括加工、测量、清洗的全套系统。
（二）振动光饰去毛刺
1、原理
振动光饰去毛刺是一种振动磨削的过程，将需要去毛刺的零件；放进按一定比例配制好的磨料和填加剂的容器中，依靠容器的周期性振动，使工件与磨料产生运动，并相互磨削，把凸出于工件表面和周边的毛刺磨掉。
2、使用设备及工具
振动光饰去毛刺使用的设备是振动光饰机（螺旋振动研磨机）。有立式和卧式各几种规格，图 l 为立式振动光饰机简图。电动机 4带动与容器2连成一体的振动轴高速旋转，偏心块 5 装在振动轴上下两端，产生离心力和倾倒力矩，并通过弹簧 3的作用使容器产生周期性的振 动，容器底部为圆环形状，使容器中的磨料和工件 既围绕容器中心公转，又围绕圆环中心翻滚，合成为环状螺旋运动。工件和磨料在运动中相互磨削，去掉毛刺。容器要求刚性好，在内壁涂耐磨、耐油、耐酸碱橡胶，以降低噪声。 使用的工具为磨料，有鹅孵石、石英石、白云石、氧化铝磨块、碳化硅磨块、树脂磨块、玻璃球和金属磨块等，可根据不同工件选择。添加剂可使用成品磨液。此外还需要循环装置和分选装置等辅助设备。
3、适用范围
适用于形状复杂，具有内孔及隐蔽表面、易变形的黑色、有色金属及塑料零件，还可以清除壳体或其他较大型零件的粗大毛刺，或用于对工件进行抛光、锐边倒圆、去除氧化皮等。
4、工艺示例
利用振动光饰去毛刺，必须注意磨料的选择、磨料与工件的比例、添加剂的选择、加工时间等。某长生产的小型汽油机缸体、箱体等零件，均为铝压铸件，其上压铸尖角、毛刺及机加工毛刺的去除，以前我们用手工，由于毛刺部位多，有许多内孔及不规则表面，不仅费力、费时，而且加工质量不稳定，有漏落现象。后们采用立式振动光
饰机去毛刺，效果很好。关于磨料的选择，我们选用圆锥树脂磨块，磨料与工件的比例为 2：1，添加剂选用成品 L M—12磨液，加工时间为30min。为保持添加剂的清洁，须先将工件上的切屑、油污清
洗干净再加工，完工后用分离筛分离出工件，用清水冲干净，并剔除工件所夹持的磨料。
（三）研磨修复
研具是使工件研磨成形的工具，同时又是研磨剂的载体，硬度应低于工件的硬度，又有一定的耐磨性，常用灰铸铁制成。湿研研具的金相组织以铁素体为主；干研研具则以均匀细小的珠光体为基体。研磨M5以下的螺纹和形状复杂的小型工件时，常用软钢研具。研磨小孔和软金属材料时，大多采用黄铜、紫铜研具。研具应有足够的刚度，其工作表面要有较高的几何精度。研具在研磨过程中也受到切削和磨损，如操作得当，它的精度也可得到提高，使工件的加工精度能高于研具的原始精度。
柴油机的进、排气阀和燃油系统的精密偶件的配合面等可以研磨修复。
1、平面研磨修复
机械零件工作表面或其它配合面为平面的配合件，当平面发生磨损或腐蚀时，如果零件尺寸較小和研磨要求不太高，可以在精度高的研磨平板上手工研磨修复。研磨前，先将零件加工表面和平板清洗干净，将研磨剂均匀涂于零件待修表面上，并放于研磨板上；研磨时，用手按住零件，沿8字形轨迹运动，使磨痕交叉以提高表面粗糙度等级；研磨一段时间后，将零件转动一定角度再继续研磨。研磨时根据腐蚀、磨损情况，即研磨量的大小确定研磨工序和选用研磨膏。当研磨量大，就需要先进行粗研、再精研。互研时只需加润滑油而不需研磨膏。
2、锥面研磨修复
喷油器针阀偶件的锥面配合面和进、排气阀的阀面磨损、腐蚀后，在船上条件下采用互研方法进行修复。针阀偶件锥面磨损后锥面上环形密封带（正常宽度为0.3mm～0.5mm）变宽或中断、模糊不清时，采用互研修复。一般选用极细的氧化铬研磨膏或润滑油进行手工互研。先在针阀锥面上放少量研磨膏，准确迅速插入到针阀体座面，严防研磨膏粘到内圆表面上以免破坏内孔精度。一手握针阀体，另一手拿针阀，适当施力使二者相对左右转动，相互研磨，直到针阀锥面上出现细窄光亮环形密封带为止。研磨中，依针阀锥面磨损情况可先用研磨膏互研再用润滑油互研，或只用油直研。最后进行雾化试验以检验针阀密封性。
3、圆柱面的研磨修复
喷油泵柱塞偶件和喷油器针阀偶件的圆住配合面磨损后偶件密封性下降，使泵油压力和喷油压力下降。一般采用镀铬修复，镀后机械加工和最后研磨、互研，使之恢复偶件的配合间隙。修复后进行油泵、喷油器密封试验。
要正确处理好研磨的运动轨迹是提高研磨质量的重要条件。在平面研磨中，一般要求：①工件相对研具的运动，要尽量保证工件上各点的研磨行程长度相近；②工件运动轨迹均匀地遍及整个研具表面，以利于研具均匀磨损；③运动轨迹的曲率变化要小，以保证工件运动平稳；④工件上任一点的运动轨迹尽量避免过早出现周期性重复。图为常用的平面研磨运动轨迹。为了减少切削热，研磨一般在低压低速条件下进行。粗研的压力不超过 0.3兆帕，精研压力一般采用0.03～0.05兆帕。粗研速度一般为20～120米/分，精研速度一般取10～30米/分。
结束语
光整加工技术的发展趋势是大幅度改善表面质量和提高生产效率，在实现精度稳定甚至提高精度等级的同时还应实现机械化、自动化、柔性化、智能化和高效率。
参考文献
[1]宁兰强.汽车动力转向器壳体深孔的光整挤压[J].装备制造技术，2005（03）.
[2]吕德隆.会机械零件表面精整与光饰[C].2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年，2008.
[关键词]磨粒流抛光 振动光饰 研磨修复
中图分类号：TD266 文献标识码：TD 文章编号：1009―914X（2013）34―0235―01
一、光整加工
光整加工是指不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法。无论是传统的光整加工方法，还是近年来出现的新工艺技术，都具有以下主要特点：
1、光整加工的加工余量小，原则上只是前道工序公差带宽度的几分之一。
2、光整加工所用机床设备不需要很精确的成形运动，但磨具与工件之间的相对运动应尽量复杂。
3、光整加工时，磨具相对于工件的定位基准没有确定的位置，一般不能修正加工表面的形状和位置误差，其精度要靠先行工序来保证。
二、光整加工技术分类与概述
（一）超级光磨
超级光磨是用装有细磨粒、低硬度油石的磨头，在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。图为超级光磨外圆的示意图。加工时，工件旋转（一般工件圆周线速度为6-30 m/min），油石以恒力轻压于工件表面，作轴向进给的同时作轴向微小振动（一般振幅为1～6 mm，频率为5～50 Hz），从而对工件微观不平的表面进行光磨。
超级光磨具有设备简单；加工余量极小；生产率较高；表而质量好。超级光磨的应用也很广泛，如汽车和内燃机零件、轴承、精密量具等小粗糙度表面常用超级光磨作光整加工。它不仅能加工轴类零件的外圆柱面，而且还能加工圆锥向、孔、平面和球面等。
（二）抛光
抛光是在高速旋转的抛光轮上涂以磨膏，对工件表面进行光整加工的方法。抛光轮一般是用毛毡、橡胶、皮革、布或压制纸板做成的，磨膏由磨料（氧化铬、氧化铁等）和油酸、软脂等配制而成。
抛光具有如下方法简便而经济；容易对曲面进行加工；仅能减小表面粗糙度位而不能保持或提高原加工精度；劳动条件较差等特点。
抛光主要用于零件表面的装饰加工，或者用抛光消除前迸工序的加工痕迹，以提高零件的疲劳强度.而不是以提高精度为目的。抛光零件表面的类型不限，可以加工外圓、孔、平面及各种成形面等。
（三）研磨
研磨是在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面进行加工的方法。研磨时，研具在一定压力下与工件作复杂的相对运动，通过研磨剂的机械（物理）及化学作用，从工件表面切除一层极薄的材料，从而达到很高的精度和很小的粗糙度。研磨具有简单可靠（研磨机、简单改装的车床、钻床）；加工精度高，形状误差不能提高位置精度；生产率低等特点，研磨工艺应用较广，主要应用范围有：内孔、外圆、平面，金属材料、塑料、光学玻璃等。
三、光整加工技术在汽车主要零部件加工中的应用
（一）磨粒流抛光
在磨粒流加工过程中，夹具配合工件形成加工通道，两个相对的磨料缸使磨料在这个通道中来回挤动。磨料均匀而渐进地对通道表面或边角进行研磨，产生抛光、倒角作用。
要顺利完成零件的磨粒流加工，得到最佳加工效果，影响因素很多，除设备以外，还包括磨料的选择、挤压力的大小、循环次数、夹具的合理设计等。已经广泛用于汽车业零件生产制造，它可以通达零件复杂而难以进入的部位；抛光表面均匀、完整；批量零件的加工效果重复一致。这些加工特点使零件性能得到改善，寿命延长，同时减免繁杂的手工劳动，大大降低劳动强度。如汽车进气管，手工抛光其内表面时，只能先切割开，抛光后再焊接起来。而用磨粒流加工方法，不需要切割打开就可以完成内表面抛光。除了作为一种抛光手段，磨粒流工艺还可以对一些表面形状公差、质量要求极其严格的零件进行微量磨削加工。
磨料流加工适用于加工不同的零件和尺寸。小至0.2mm的小孔或1.5mm直径的齿轮，大至50mm直径的花键通道，甚至1.2m的透平叶轮。加工大型零件的机床可以装置回旋臂或输送轨道。该工艺已广泛用于汽车零部件的精加工：进排气管、进气门、增压腔、喷油器、喷油嘴、气缸头、涡轮壳体和叶片、花键、齿轮、制动器等。如：粗糙的气缸头铸造件在专门的二工位磨粒流生产线上，每小时生产量可达到30件，粗糙度从Ra4μm或Ra5μm达到Ra0.4μm，可使废气排放量减少7%发动机功率增加6%，行驶里程数增加5%。近年来研制开发出的微孔磨粒流机床，在加工喷油嘴方面独树一帜。它根据挤出压力、磨料温度和粘度之间的关系，进行复杂的程序运算。加工过程中，当喷油嘴的设定流量到达时，加工即自动停止。加工时间在10秒左右，流量散差可控制在±1%。与此加工设备配套的还有流量测试仪以及高压清洗设备。这些设备可根据用户需要，提供单工位或多工位的。也可以是带机械手连接，包括加工、测量、清洗的全套系统。
（二）振动光饰去毛刺
1、原理
振动光饰去毛刺是一种振动磨削的过程，将需要去毛刺的零件；放进按一定比例配制好的磨料和填加剂的容器中，依靠容器的周期性振动，使工件与磨料产生运动，并相互磨削，把凸出于工件表面和周边的毛刺磨掉。
2、使用设备及工具
振动光饰去毛刺使用的设备是振动光饰机（螺旋振动研磨机）。有立式和卧式各几种规格，图 l 为立式振动光饰机简图。电动机 4带动与容器2连成一体的振动轴高速旋转，偏心块 5 装在振动轴上下两端，产生离心力和倾倒力矩，并通过弹簧 3的作用使容器产生周期性的振 动，容器底部为圆环形状，使容器中的磨料和工件 既围绕容器中心公转，又围绕圆环中心翻滚，合成为环状螺旋运动。工件和磨料在运动中相互磨削，去掉毛刺。容器要求刚性好，在内壁涂耐磨、耐油、耐酸碱橡胶，以降低噪声。 使用的工具为磨料，有鹅孵石、石英石、白云石、氧化铝磨块、碳化硅磨块、树脂磨块、玻璃球和金属磨块等，可根据不同工件选择。添加剂可使用成品磨液。此外还需要循环装置和分选装置等辅助设备。
3、适用范围
适用于形状复杂，具有内孔及隐蔽表面、易变形的黑色、有色金属及塑料零件，还可以清除壳体或其他较大型零件的粗大毛刺，或用于对工件进行抛光、锐边倒圆、去除氧化皮等。
4、工艺示例
利用振动光饰去毛刺，必须注意磨料的选择、磨料与工件的比例、添加剂的选择、加工时间等。某长生产的小型汽油机缸体、箱体等零件，均为铝压铸件，其上压铸尖角、毛刺及机加工毛刺的去除，以前我们用手工，由于毛刺部位多，有许多内孔及不规则表面，不仅费力、费时，而且加工质量不稳定，有漏落现象。后们采用立式振动光
饰机去毛刺，效果很好。关于磨料的选择，我们选用圆锥树脂磨块，磨料与工件的比例为 2：1，添加剂选用成品 L M—12磨液，加工时间为30min。为保持添加剂的清洁，须先将工件上的切屑、油污清
洗干净再加工，完工后用分离筛分离出工件，用清水冲干净，并剔除工件所夹持的磨料。
（三）研磨修复
研具是使工件研磨成形的工具，同时又是研磨剂的载体，硬度应低于工件的硬度，又有一定的耐磨性，常用灰铸铁制成。湿研研具的金相组织以铁素体为主；干研研具则以均匀细小的珠光体为基体。研磨M5以下的螺纹和形状复杂的小型工件时，常用软钢研具。研磨小孔和软金属材料时，大多采用黄铜、紫铜研具。研具应有足够的刚度，其工作表面要有较高的几何精度。研具在研磨过程中也受到切削和磨损，如操作得当，它的精度也可得到提高，使工件的加工精度能高于研具的原始精度。
柴油机的进、排气阀和燃油系统的精密偶件的配合面等可以研磨修复。
1、平面研磨修复
机械零件工作表面或其它配合面为平面的配合件，当平面发生磨损或腐蚀时，如果零件尺寸較小和研磨要求不太高，可以在精度高的研磨平板上手工研磨修复。研磨前，先将零件加工表面和平板清洗干净，将研磨剂均匀涂于零件待修表面上，并放于研磨板上；研磨时，用手按住零件，沿8字形轨迹运动，使磨痕交叉以提高表面粗糙度等级；研磨一段时间后，将零件转动一定角度再继续研磨。研磨时根据腐蚀、磨损情况，即研磨量的大小确定研磨工序和选用研磨膏。当研磨量大，就需要先进行粗研、再精研。互研时只需加润滑油而不需研磨膏。
2、锥面研磨修复
喷油器针阀偶件的锥面配合面和进、排气阀的阀面磨损、腐蚀后，在船上条件下采用互研方法进行修复。针阀偶件锥面磨损后锥面上环形密封带（正常宽度为0.3mm～0.5mm）变宽或中断、模糊不清时，采用互研修复。一般选用极细的氧化铬研磨膏或润滑油进行手工互研。先在针阀锥面上放少量研磨膏，准确迅速插入到针阀体座面，严防研磨膏粘到内圆表面上以免破坏内孔精度。一手握针阀体，另一手拿针阀，适当施力使二者相对左右转动，相互研磨，直到针阀锥面上出现细窄光亮环形密封带为止。研磨中，依针阀锥面磨损情况可先用研磨膏互研再用润滑油互研，或只用油直研。最后进行雾化试验以检验针阀密封性。
3、圆柱面的研磨修复
喷油泵柱塞偶件和喷油器针阀偶件的圆住配合面磨损后偶件密封性下降，使泵油压力和喷油压力下降。一般采用镀铬修复，镀后机械加工和最后研磨、互研，使之恢复偶件的配合间隙。修复后进行油泵、喷油器密封试验。
要正确处理好研磨的运动轨迹是提高研磨质量的重要条件。在平面研磨中，一般要求：①工件相对研具的运动，要尽量保证工件上各点的研磨行程长度相近；②工件运动轨迹均匀地遍及整个研具表面，以利于研具均匀磨损；③运动轨迹的曲率变化要小，以保证工件运动平稳；④工件上任一点的运动轨迹尽量避免过早出现周期性重复。图为常用的平面研磨运动轨迹。为了减少切削热，研磨一般在低压低速条件下进行。粗研的压力不超过 0.3兆帕，精研压力一般采用0.03～0.05兆帕。粗研速度一般为20～120米/分，精研速度一般取10～30米/分。
结束语
光整加工技术的发展趋势是大幅度改善表面质量和提高生产效率，在实现精度稳定甚至提高精度等级的同时还应实现机械化、自动化、柔性化、智能化和高效率。
参考文献
[1]宁兰强.汽车动力转向器壳体深孔的光整挤压[J].装备制造技术，2005（03）.
[2]吕德隆.会机械零件表面精整与光饰[C].2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年，2008.