精加工、超精加工、镜面加工

镜子、汽车的车身框架、家居建材和电子元器件都是按照规定尺寸被高精度的制造出来，并且精加工成光滑表面。

为了对原材料进行高精度加工，必须将加工过程分为若干个工序。此外还有专门用于将表面加工为光滑状态的加工方法。

在本篇文章中，将对用于生产高精度零部件的精加工方法的种类和特点进行讲解。

01什么是精加工？

精加工是为配合实现设计图纸、产品规格、零件规格中的尺寸精度而采用的加工方法。相比“抛光”、“磨削”等加工工艺，其名称表现的是一种精细加工的状态。

精加工的最高精度可达到0～0.01㎜的程度，可实现极小误差的加工。机加工产品无法在一次加工中就达到这么高的精度。精加工过程包括“粗加工”、“半精加工”、“精加工”几个工序，每个工序都有其各自的特点和目标。

精加工是使用专用机床进行加工。原因在于，如果使用与粗加工相同的刀具及机床，则由于负载不同，会对机床的寿命及加工精度造成影响。而且高精度加工容易受到环境温度的影响，所以最好使用可提供专门环境的生产场所。

此外，根据工序不同，对工件造成的负荷也会有所不同。为了确保精加工中加工余量的尽量均衡，半精加工中应尽可能保证加工均匀。如果工件承受负荷，则会因受热或是变形而产生应力。为了确保实现高精度，确保不让工件承受负荷也很重要。

■什么是粗加工

粗加工又被称为“开粗”。

这个工序是指在保留精加工余量的情况下，去除最终零部件形状上不要的部分。由于切削量比半精加工及精加工更多，所需需要使用较大的刀具。

而为了加工出高精度的零部件，还必须释放掉工件中累积的内部应力。粗加工释放了内部应力，并让应该发生的变形显现出来，从而在后续工序中更容易达到尺寸精度要求。

作为实现高精度加工前的预备工序，粗加工是不可或缺的一道工序。

■什么是半精加工

半精加工是指粗加工之后，为精加工做准备的工序。多数情况下，需要为后续的精加工保留0.1～0.02mm的加工余量。

在半精加工中，为了减小切削刀具与工件之间的接触面积，需要使用小径刀具。因为加工间距越小，则表面状态越接近于精加工的状态。此外，接触面积越小，则越能够有效抑制切削热的产生。

工件有热量可能会引发变形，或是因热膨胀而导致尺寸出现偏差。因此，在追求高精度的加工中必须注意热量。

02什么是超精加工？

超精加工是精加工的一种，旨在实现更加光滑的表面。

■超精加工的特征

超精加工是以低压力将砂轮按压在低速旋转的工件上，从而高精度完成表面研磨的加工方法。通过砂轮转动，并以较低压力将其按压在工件上，可对工件表面进行精细磨削，从而将其加工为更加光滑的状态。

超精加工可实现表面粗糙度达到0.1μm以下的高精度镜面加工，且耐磨损性优异，是适合作为最终精加工的加工方法。进行超精加工需要使用被称为“超精加工机床”的专用机床。由于是使用机器完成加工，所以成品的质量不会因操作者的熟练度不同而产生差异，可以确保质量稳定。此外，由于可在短时间内完成加工，所以成本低廉。

■超精加工的优缺点

优点

如果工件是滚子或轴承等滑动部件，则减小摩擦力可以减轻其承受的负荷，从而延长使用寿命。由于是以低速以及低压力完成加工，所以加工后的变化较少。

缺点

超精加工的加工内容必须根据前道工序的加工精度达到何种程度而相应进行调整。将砂轮更换为其他种类，或是延长加工时间等，都会对其产生影响。

■超精加工中所使用的砂轮

超精加工中应使用具有精细磨粒的软砂轮。其主要种类如下。

WA砂轮

WA砂轮的硬度与耐热性稳定。材质为白色氧化铝。主要用于对钢材进行超精加工。

GC砂轮

GC砂轮主要用于非铁金属。材质为绿色碳化硅。主要用于铝合金以及铜合金等。

CBN微粉砂轮

CBN微粉是由类似金刚石晶体的人造物质制成的磨粒，硬度仅次于金刚石。由于可以实现高精度的镜面加工，因此可以获得具备高耐磨性的表面。

■超精加工的应用事例

发动机曲轴或凸轮轴

曲轴和凸轮轴的滑动场景较多，因此必须注意其产生的噪音和振动。

超精加工能够使其表面光滑、减少摩擦负荷，可以有效降低噪音和振动。

轴承的所有滚道面

轴承的滚道面是滚珠停靠的表面。滚道面的表面特性对于轴承负荷以及磨损、寿命等来说非常重要。

通过超精加工将滚道表面加工光滑可以延长轴承寿命。另外，提高滚道表面的粗糙度还可以提升耐磨性。

03什么是镜面加工？

镜面加工也是精加工中的一种，用于获得像镜面一般的精美表面。

■镜面加工的特征

镜面加工是打造金属表面光泽的加工方法。这种加工方法不仅能够产生如同镜面一般的光泽，实际触摸上去也非常光滑，能够提升平滑性。作为主要用于不锈钢表面的精加工工艺而得到广泛应用。

但是，必须根据不锈钢的种类相应选择适当的加工方法以及磨料，所以并非是简单的加工。除了不锈钢外、铁、钛、铝、黄铜等金属也可以进行镜面加工。

■镜面加工的种类

根据抛光后的表面状态和加工方法不同，有不同的镜面研磨剂。下面介绍其主要种类。

04总结 

本篇文章对精加工的特征及种类做了讲解。

精加工并非仅依靠一次加工就将工件表面加工至最终的精致状态，而是分为粗加工、半精加工和精加工等多道工序。精加工中还包括超精加工、镜面加工等特殊的加工工艺。

通过在各种工序中分别使用适当的机械、工具以及研磨剂，可以实现高效率且高品质的加工。此外，由于成本和工时会根据工件表面的精加工需求而相应变化，因此在加工前最好先咨询专业加工供应商。