1、基本內(nèi)涵
       光整加工技術(shù)是機(jī)械加工領(lǐng)域的一類(lèi)基礎(chǔ)性工藝技術(shù)，屬于精密和超精密加工的范疇。作為提高零件表面質(zhì)量和表面完整性的重要方法，光整加工技術(shù)近年來(lái)不斷得到政府、高校、科研院所和企業(yè)（尤其是高端裝備制造企業(yè)）的重視。
       光整加工方法很多，按加工時(shí)所需能量提供方式的不同，可分為機(jī)械法、化學(xué)和電化學(xué)法、熱能法等。機(jī)械法中，按照磨料或磨具在加工過(guò)程中所處的狀態(tài)（即是否與工件保持確定的相對(duì)位置）又可分為自由磨具光整加工和非自由磨具光整加工，例如砂帶拋光屬于自由磨具光整加工。
       滾磨光整加工屬于一類(lèi)典型的自由磨具光整加工技術(shù)，是將處于自由狀態(tài)或非自由狀態(tài)的零件置于盛有加工介質(zhì)（滾拋磨塊、磨劑、水等）的容器中，加工時(shí)，使零件、容器或兩者同時(shí)產(chǎn)生一定的運(yùn)動(dòng)形式，進(jìn)而使零件和滾拋磨塊之間形成復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用下，處于游離狀態(tài)的滾拋磨塊以一定的作用力對(duì)零件表面進(jìn)行碰撞、滾壓、滑擦和刻劃的微量磨削作用，從而改變零件表面的幾何特征（降低表面粗糙度值，增加表面輪廓支承率，改變表面紋理，去除毛刺等缺陷），改善表面層的物理力學(xué)性能（提高表面顯微硬度，表面形成變質(zhì)層，改善表面應(yīng)力狀態(tài)等），提高零件的清潔度，綜合改善零件的表面完整性，提高零件及產(chǎn)品的使用性能和壽命，達(dá)到對(duì)零件表面光整加工的目的。
       滾磨光整加工是一種典型的、常用的、有效的表面光整加工方法，其主要優(yōu)點(diǎn)包括：（1）可以實(shí)現(xiàn)不同大小、不同形狀和不同材質(zhì)的工件的批量加工；（2）可以一次性全方位加工到各種工件的幾乎所有復(fù)雜結(jié)構(gòu)部位；（3）可以同時(shí)對(duì)影響工件表面質(zhì)量的外觀質(zhì)量、表面粗糙度、表面紋理、毛刺棱邊、表面應(yīng)力狀態(tài)、清潔度等多指標(biāo)綜合進(jìn)行改善；（4）對(duì)加工設(shè)備的制造精度要求低，相應(yīng)的設(shè)備維護(hù)、滾拋磨塊和磨劑消耗總體費(fèi)用相對(duì)較低。
       2、典型滾磨工藝及加工效果
       滾磨光整加工已有回轉(zhuǎn)式、離心式、振動(dòng)式、渦流式、旋流式、主軸式等多種類(lèi)型，太原理工大學(xué)通過(guò)31年的光整加工技術(shù)研發(fā)，與中國(guó)兵器工業(yè)第70研究所建立起了21年穩(wěn)定的產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，先后研制開(kāi)發(fā)出了各種類(lèi)型的系列化滾磨光整加工設(shè)備（離心式滾磨機(jī)、旋流式滾磨機(jī)、主軸式滾磨機(jī)等10余系列）、輔料等10余種，在同行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。圖1為自主研發(fā)的某一型號(hào)的旋流式、臥式主軸式和立式離心式滾磨光整加工設(shè)備照片。圖2為滾磨光整加工使用的不同滾拋磨塊和滾拋液。圖3為自主研發(fā)的某一型號(hào)的滾磨光整加工使用的滾拋磨塊抽吸和水循環(huán)系統(tǒng)。        以往曲軸光整大多采用滾壓圓角、手工去油孔毛刺、砂帶拋光和絨布拋光四道工序，生產(chǎn)率和表面質(zhì)量均難達(dá)到理想要求。在分析曲軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用要求基礎(chǔ)上，提出了曲軸類(lèi)零件一次性全方位光整加工技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)度范圍4000mm內(nèi)的各種異形軸類(lèi)零件的光整加工。數(shù)據(jù)分析對(duì)比見(jiàn)表1~表3。該技術(shù)解決了大中型曲軸、凸輪軸光整加工的現(xiàn)實(shí)難題，也已大量應(yīng)用于齒輪軸、滾珠絲杠、螺線槽輥等相關(guān)軸類(lèi)零件光整加工。        在分析齒輪等復(fù)雜盤(pán)類(lèi)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及使用要求基礎(chǔ)上，研發(fā)了盤(pán)類(lèi)零件系列滾磨光整加工設(shè)備，齒輪經(jīng)加工后，毛刺去除，棱邊倒圓均勻，齒形輪廓部位形成R0.2mm~0.3mm圓角，齒根部位加工效果明顯改善，清潔度有效提高，表面顯微硬度提高6%左右，表面壓應(yīng)力值增加近-300MPa，大大改善裝配傳動(dòng)性能，已用于各類(lèi)齒輪、整體葉盤(pán)、渦輪盤(pán)、輪轂等復(fù)雜結(jié)構(gòu)盤(pán)類(lèi)零件的光整加工。某廠專用彈簧經(jīng)滾磨光整加工后，循環(huán)使用次數(shù)由3.6萬(wàn)次提高到5.2萬(wàn)次。
       部分零件滾磨光整加工前后的效果對(duì)比見(jiàn)圖4。        采用自主研發(fā)的自由磨具光整加工成套技術(shù)，有效改善了多形態(tài)摩擦副零件的表面完整性，同步完成了零件表面的初期磨損，大幅提高了零件及整機(jī)的清潔度，綜合縮短了整機(jī)出廠磨合時(shí)間，降低燃油消耗，優(yōu)化磨合過(guò)程。柴油機(jī)工業(yè)運(yùn)行試驗(yàn)表明：整機(jī)出廠磨合時(shí)間減少50％左右，燃油消耗率減少3~4g/kW•h，節(jié)約燃油、工時(shí)、水電等；機(jī)油油樣Fe元素含量減少18%~35%，整機(jī)運(yùn)行清潔度明顯提高；用未光整零件和光整零件分別裝配2萬(wàn)臺(tái)整機(jī)，跟蹤一年統(tǒng)計(jì)，曲軸軸頸拉傷、劃瓦故障率由0.55%減少為0.069%，可靠性提高；外特性曲線改善，有效功率提高，噪聲降低1dB。
       基于研究成果制定的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“內(nèi)燃機(jī) 零部件表面光整加工 技術(shù)條件（編號(hào)：JB/T 11082-2011）”、“內(nèi)燃機(jī)用光整機(jī)（編號(hào)：JB/T 11083-2011）”，船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《船舶推進(jìn)系統(tǒng)零部件表面光整加工技術(shù)要求》（CB/T4224-2013）標(biāo)準(zhǔn)已實(shí)施。
       3、結(jié)束語(yǔ)
       截止目前，滾磨光整加工設(shè)備及工藝已推廣應(yīng)用到25個(gè)省、市、自治區(qū)的近400家制造類(lèi)企業(yè)用戶。具體領(lǐng)域包括：（1）兵器工業(yè)、航空（天）、高檔數(shù)控機(jī)床、軌道交通裝備等高端裝備制造業(yè)；（2）新一代核電、風(fēng)電等新能源裝備業(yè)；（3）汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、高效傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)、煤機(jī)裝備、高端儀器、機(jī)械基礎(chǔ)零部件、石化裝備、紡織機(jī)械、五金件等傳統(tǒng)制造業(yè)。
       隨著中國(guó)制造2025等國(guó)家系列重大戰(zhàn)略舉措的不斷推進(jìn)，我國(guó)的工業(yè)基礎(chǔ)能力將不斷強(qiáng)化，光整加工技術(shù)必將獲得前所未有的發(fā)展機(jī)遇。滾磨光整加工技術(shù)已在飛機(jī)和坦克發(fā)動(dòng)機(jī)典型零件、高端變速箱典型零件、大中型汽輪機(jī)葉片、風(fēng)電裝備大模數(shù)齒輪等復(fù)雜或大型高端零件得到一定范圍的應(yīng)用。但由于滾磨加工過(guò)程中強(qiáng)制液粒耦合流場(chǎng)復(fù)雜性，多指標(biāo)綜合變化，以及軟物質(zhì)加工環(huán)境與條件的限制，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)滾磨光整加工過(guò)程的有效控制是該技術(shù)向高端化、精準(zhǔn)化加工發(fā)展亟需解決的難題。
       作者簡(jiǎn)介:
       李文輝，男，工學(xué)博士，教授，現(xiàn)任太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副院長(zhǎng)。一直從事精密表面光整加工方向和特種加工方向的研究工作。以第一作者發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文20 余篇（EI收錄8篇），獲得國(guó)家發(fā)明專利2項(xiàng)，主持完成省級(jí)科研項(xiàng)目和橫向科研項(xiàng)目各一項(xiàng)，作為主要參與者合作完成國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)。