1.3 滚磨光整加工技术简介

自由磨具光整加工作为机械法光整加工的一种主要类型，是使用松散磨料，用特定的运动方式，在一定的介质中使磨料和工件获得相对运动，借助此相对运动，使磨料对工件产生磨削，从而实现对工件的加工。其加工特点就是在加工过程中磨料始终与工件没有固定的相对位置，加工中磨料与工件均处于自由状态，以一定的相对速度和作用力实现对工件表面的光整加工。

滚磨光整加工技术是一种重要的自由磨具加工方法。加工过程是将工件、磨料、滚磨剂和水等按一定比例放置在滚筒中，当滚筒运动时，在复杂的相对运动作用下，游离状态的磨块始终以一定的作用力对工件表面进行碰撞、滚压及微量磨削，从而达到细化表面粗糙度，去除加工毛刺和表面缺陷，改善表面物理力学性能，实现表面光整加工的目的。

针对各种金属工件特别是小型异形零件的光饰加工及去毛刺加工，表面滚磨光整加工由于具有加工范围广、加工成本低、加工效率高、加工效果好、加工设备简单、操作方便等优点，不仅适用于各种金属材料的冲压件、机加工件、精密铸锻件的光整加工，而且适用于硬质合金、陶瓷和塑料零件的光整加工，因而在工业生产中得到广泛应用。

滚磨光整加工按零件所处状态分为自由和非自由两种方式，如图1-2所示。下面分别对回转式、振动式、涡流式、离心式、主轴式等运动方式进行说明。

1.3.1 回转式滚磨光整加工

回转式滚磨光整加工是将工件、加工介质（磨块、磨剂等）装入一个滚筒内，当滚筒按一定转速回转时，筒内的工件和磨块在重力、离心力、摩擦力等作用下，使工件和磨块之间相互碰撞、挤压、滑擦和刻划，实现对工件表面的光整加工。图1-3为回转式滚磨光整加工原理简图。

回转式滚磨光整加工是最早开发的滚磨光整加工方式，适用于小型异形零件的表面光整，金属去除能力较弱，加工效率较低，工件表面有一定程度的磕碰，加工表面的完整性较差。

1.3.2 振动式滚磨光整加工

振动式滚磨光整加工是国外20世纪50年代开发的一种表面光整加工工艺，已广泛应用于不同材料（如钢、铜、铝、胶木等）的中小零件的去毛刺、倒圆和光整加工。

振动式滚磨光整加工是将物料置于振动滚磨设备的槽式容器内，工作时借助激振器高速回转，使容器产生周期性振动，在离心激振力作用下，使容器中磨块和被加工工件产生相对运动，从而实现对工件的加工。图1-4为卧式振动滚磨光整加工的原理简图。

振动式滚磨光整加工具有加工效率高、加工质量好、设备结构简单、操作方便、容易实现多机床管理和加工自动化等特点，得到广泛的应用。但由于振动产生的相互作用力较小，加工时碰撞、滚压现象较弱，滑擦与刻划的微量磨削作用较强，所以这种加工方法对降低表面粗糙度值较好，但对表面物理力学性能的改善不大，不适用较大较长的工件。

1.3.3 涡流式滚磨光整加工

涡流式滚磨光整加工，是近20年来迅速发展起来的一种新型滚磨光整加工方法。如图1-5所示，加工过程中，回转底盘以一定转速回转，滚筒内的工件与加工介质，在离心力作用下沿固定筒壁回转，连续回转过程中，使工件与加工介质的混合物产生螺旋状的涡流运动，从而在工件和磨块间产生强烈的滚磨作用，达到均匀地去除工件毛刺、倒角或滚磨的目的。

涡流式滚磨光整方式适用于中小型异形件（薄片件除外）的加工，加工能力较强，容易实现自动化，但零件存在一定程度的磕碰。

1.3.4 离心滚磨光整加工

离心滚磨光整加工是在回转式加工的基础上发展起来的。如图1-6所示，是将工件、磨块及液体介质按一定比例装入密封滚筒中，装有混合介质的行星滚筒既自转，同时又绕某一回转中心轴公转。滚筒内的介质在重力场和两个离心场组成的变化的复合场内产生强制流动，获得复杂且剧烈的相对运动，促使磨块对工件表面产生碰撞、滚压、微量磨削，从而实现对工件表面的光整加工。

离心滚磨光整加工大大提高了加工效率，克服了回转式滚磨效率低、加工质量差的缺点。实践证明，行星离心滚磨光整加工要比回转式加工提高效率5～10倍，加工质量也有所提高。因此，行星离心滚磨光整加工在许多行业如金属电器零件、微型轴承零件等得到广泛应用。

1.3.5 主轴滚磨光整加工

主轴滚磨光整加工，是将安装在主轴上的工件，竖直或与竖直方向成一定倾斜角度地插入装有磨块、磨剂和水的滚筒中，使整个工件的自由表面处于滚磨作用中。加工过程中，通过主轴和滚筒的回转运动，或主轴的公转和自转，使磨块与工件表面产生一定的相对运动和相互作用力，实现对工件的去毛刺及表面光整加工。主轴滚磨光整加工可分为立式、行星式、交叉式三种形式，其工作原理如图1-7所示。

由上述可知，对于不同的表面滚磨光整加工方式，有不同的特点和适用范围。表1-1为常见表面滚磨光整加工性能和适用范围。

表1-1的几种滚磨光整加工技术，目前在制造业中已经得到了广泛的应用，尤其是离心滚磨光整加工因其生产效率高、加工质量好而在大批量小型异形工件的滚磨和去毛刺生产中得到很好的应用。但由于光整加工技术发展的时间还不是很长，由于加工设备等情况的限制，对这些光整加工机理缺乏系统深入的研究，阻碍了光整加工技术的进一步发展。