机械设备零部件加工-研磨

1、钳工首席：龚志伟2013.11机械设备零部件加工研磨内容提要 第一章：研磨的基本概念 第二章：研具和磨料的选择 第三章：研磨的操作技术 第四章：研磨加工的品质要求第一章：研磨的基本概念 研磨的基本概念 研磨或抛光的原理 一、研磨的基本概念 研磨就是利用研具和研磨剂从工件的表面磨掉一层微薄的金属，使工件具有很高的表面光洁度。同时还能保证工件的精确尺寸和紧合密封良好的的一种精密加工方法 例如 当一个工件经车削或磨削加工以后，工件的表面已经很光滑，然而用显微镜观察机会很清楚的看出，工件的表面仍然时粗糙的，甚至像一高一 低的山丘一样。 所以 要使工件达到高的光洁度和精确尺寸。就要把工件进行研磨，这就是

2、研磨的目的 例如 车削的加工后光洁度达到Ra12.51.6um 磨削加工后达到Ra0.80.4um 压光达到Ra0.40.2um 研磨达到Ra0.10.05um 研磨的用途： 在制造业中运用很广的： 如柴油机的曲轴、滚动轴承的零件、发动机的汽缸等都要经过研磨才能达到润滑性能良好，运转正常，减小轴与轴承的摩擦和发热，从而保证工件的使用寿命，对于要求密封性能良好的气门阀，油压控制阀等工件，都要经过研磨加工。才能达到要求。 二、研磨的原理 工件通过用研磨剂与研具互相研磨，研磨剂受到工件与研具的压力而部分嵌入研具内，就像砂轮一样，有了无数的切削刃，因而研磨就产生了切削作用。 一般来说，每研磨一遍所磨去

3、的金属厚度不超过0.002mm。 所以研磨余量一般应为0.005-0.03mm. 二、研磨的原理 工件通过用研磨后获得的光洁度，与压力、速度、研磨剂的粗细有着密切的关系。 压力大、速度慢、研磨粉粗，工件的光洁度低 压力小、速度快、研磨粉细、则工件光洁度高。 研磨的速度：一般在10-15米每分钟，对于精度要求较高的工件，速度保持在30米/分以下。以避免由于高速发热影响精度，起着相反的加工效果。研磨特点1. 不选择切削用量，只限定压强和加工时间。2. 研磨是在良好的预加工基础上进行的，加工余量小。3. 研磨过程中工件与研具的接触是随机的，可使高点相互修整，逐步减少误差。4. 降低表面粗糙度效果明显

4、，提高精度不明显，生产率低。5. 研磨可加工钢、铸铁、铜、铝及其合金、半导体、陶瓷、玻璃、塑料等材料；且不需要复杂和高精度设备，方法简便可靠，容易保证质量。研磨特点1. 不选择切削用量，只限定压强和加工时间。2. 研磨是在良好的预加工基础上进行的，加工余量小。3. 研磨过程中工件与研具的接触是随机的，可使高点相互修整，逐步减少误差。4. 降低表面粗糙度效果明显，提高精度不明显，生产率低。5. 研磨可加工钢、铸铁、铜、铝及其合金、半导体、陶瓷、玻璃、塑料等材料；且不需要复杂和高精度设备，方法简便可靠，容易保证质量。研磨加工机理研磨：工件、磨料(较粗)、研具(硬质)、相对运动磨料在工件和研具之间进

5、行转动，磨料不是固定的。由研具面支撑磨料研磨加工。研磨加工机理研具与工件间的相对运动方向经常改变。研具的形状要复印在工件上，研具形状应尽可能理想。研磨：是产生切屑、研具磨损、磨粒破碎等综合在一起的复杂情况下进行的研研磨加工机理研磨加工特点 研磨加工的优点：被加工表面粗糙度小，变质层小，表面质量高，研磨装置简单研磨加工的缺点：加工速度低，时间长，效率低。金属材料的超精密研磨 研金属材料研磨时，不产生裂纹。磨料的研磨作用相当于普通切削和磨削的切削深度极小时的状态。由于磨料处于游离状态，难以形成连续切削。通过转动和加压，磨料与工件间存在断续研磨作用。超精密抛光加工机理和特点 研抛光：工件、磨料研抛光

6、：工件、磨料( (较细较细) )、抛光器抛光器( (软质软质) )、相对运动。、相对运动。超精密抛光加工机理和特点用涂有抛光膏的软轮（抛光轮）高速旋转（或往复运动）对工件进行微弱切削，从而降低工件表面粗糙度，提高光亮度的一种精密加工方法。 软轮用皮革、毛毡、帆布等材料叠制而成，具有一定弹性。抛光膏由磨料和油脂（油酸、硬脂酸、煤油、石蜡）调制而成。 抛光不能提高尺寸精度、形状精度和位置精度抛光原理与特点工作原理与研磨类似，加工表面质量更高。磨料更细。研具为软质材料。即使抛光脆性材料也不产生裂纹抛光工具抛光工具第二章：研具和磨料的选择一、研具的介绍1、研具的材料 研具是一种研磨时决定工件表面形状和

7、几何形状的标准工具，一般有平板、圆盘，圆柱棒等。研磨平板 用于研磨平面，有带槽和无槽两种类型。带槽的用于粗研，无槽的用于精研，模具零件上的小平面，常用自制的小平板进行研磨，研磨环 主要研磨外圆柱表面， 研磨环的内径比工件的外径大（0.0250.05）mm，当研磨环内径磨大时，可通过外径调解螺钉使调节圈的内径缩小。 研磨棒 主要用于圆柱孔的研磨，分固定式和可调式两种，固定式研磨棒制造容易，但磨损后无法补偿。分有槽的和无槽的两种结构，有槽的用于粗研，无槽的用于精研。当研磨环的内孔和研磨棒的外圆做成圆椎形时，可用于研磨内外圆椎表面研具硬度研具是磨具大类里的一类特殊工艺装备，它的硬度定义仍沿用磨具硬度

8、的定义。磨具硬度是指磨粒在外力作用下从磨具表面脱落的难易程度，反映结合剂把持磨粒的强度。磨具硬度主要取决于接合剂加入量的多少和磨具的密度。磨粒容易脱落的表示磨具硬度低；反之，表示硬度高。研具硬度的等级一般分为超软软中软中中硬硬和超硬 7大級。从这些等级中还可再细分出若干小级。测定磨具硬度的方法较常用的有手锥法、机械锥法、洛氏硬度計测定法和喷砂硬度计测定法。在研磨切削加工中，若被研工件的材质硬度高一般选用硬度低的磨具；反之則选用硬度高的磨具。 研具的材质比工件要软一些，才能使研磨剂嵌入研具的表面。 常用的研具材料有灰铸铁、低碳钢、紫铜、黄铜等。使用最广泛的是灰铸铁的研具。 二、研磨剂1、棕刚玉研

9、磨剂：代号GZ,，棕色白刚玉研磨剂：GB，灰白色铬钢玉研磨剂:GG,浅紫色单晶刚玉：GD、棕色以上四种为氧化铝系2、黑碳化硅：TH，黑色不透明绿碳化硅：TL，绿色半透明碳化硼：TP，黑色以上三种为碳化物系3人造金刚石：灰色至黄白色，天然金刚石：灰色至黄白色，最硬。4、氧化铁：Fe2O3红色至暗红色和紫色， 氧化铬：Cr2O3深绿色4、研磨剂的分类及用途研磨剂的颗粒尺寸粒度分组5、油石：是有各种研料做成的，形状各异，油石研磨时，一定要配合用润滑剂，以保证光洁度。第三章：研磨的操作技术一：研磨的工作要求研磨是一种精细的工作，不能粗心大意和马虎从事，因此在研磨中要做到：1、准备好研具和研磨剂2、做好

10、上料工作；上料是否均匀上料有两种：1种是直接把研磨剂压入研具的直接法；2是先把研磨剂涂上工件，研磨时让研磨剂压入研具的间接法。3、平面研磨时工件在研具上应作8字形曲线运动，研磨时所使用的压力和推力要均匀平稳4、在研磨过程中，要经常检查工件形状尺寸和光洁度。由于研磨时发热，因此，研磨后不能立即测量，工件平面平整度可用刀口尺测量5、根据不同的研磨情况，采用不同的润滑剂。6、研磨余量比较大而精度要求较高的工件可先用粗研磨然后采用细研磨剂研磨，这样研磨后抹尽研磨剂再采用机油互研，可以得到更高的光洁度。二、研磨的操作二、研磨的操作二、挤压研磨操作二、研磨的操作二、研磨的分类1）按研磨工艺的自动化程度1）

11、手动研磨 工件、研具的相对运动，均用手动操作。加工质量依赖于操作者的技能水平，劳动强度大，工作效率低。适用于各类金属、非金属工件的各种表面。模具成形零件上的局部窄缝、狭槽、深孔、盲孔和死角等部位，仍然以手工研磨为主。二、研磨的分类1）按研磨工艺的自动化程度2）半机械研磨 工件和研具之一采用简单的机械运动，另一采用手工操作。加工质量仍与操作者技能有关，劳动强度降低。主要用于工件内、外圆柱面，平面及圆锥面的研磨。模具零件研磨时常用。二、研磨的分类1）按研磨工艺的自动化程度3）机械研磨 工件、研具的运动均采用机械运动。加工质量靠机械设备保证，工作效率比较高。但只能适用于表面形状不太复杂等零件的研磨。

12、二、研磨的分类（2）按研磨剂的使用条件1）湿研磨 研磨过程中将研磨剂涂抹于研具表面，磨料在研具和工件间随即地滚动或滑动，形成对工件表面的切削作用。加工效率较高，但加工表面的几何形状和尺寸精度及光泽度不如干研磨，多用于粗研和半精研平面与内外圆柱面。二、研磨的分类2）干研磨 在研磨之前，先将磨粒均匀地压嵌入研具工作表面一定深度，称为嵌砂。研磨过程中，研具与工件保持一定的压力，并按一定的轨迹做相对运动，实现微切削作用，从而获得很高的尺寸精度和低的表面粗糙度。干研磨时，一般不加或仅涂微量的润滑研磨剂。一般用于精研平面，生产效率不高。二、研磨的分类3）半干研磨 采用糊状研磨膏，类似湿研磨。研磨时，根据工

13、件加工精度和表面粗糙度的要求，适时地涂敷研磨膏。各类工件的粗、精研磨均适用。的研磨。研磨工艺1. 研磨工艺参数（1）研磨压力研磨压力是研磨表面单位面积上所承受的压力（Mpa）。在研磨过程中，随着工件表面粗糙度的不断降低，研具与工件表面接触面积在不断增大，则研磨压力逐渐减小。研磨时，研具与工件的接触压力应适当。若研磨压力过大，会加快研具的磨损，使研磨表明粗糙度增高，影响研磨质量；反之，若研磨压力过小，会使切削能力降低，影响研磨效率。研磨压力的范围一般在（0.010.5）MPa。手工研磨时的研磨压力约为（0.010.2）Mpa；精研时的研磨压力约为（0.010.05）Mpa；机械研磨时，压力一般为

14、（0.010.3）MPa。当研磨压力在（0.040.2）MPa范围内时，对降低工件表面粗糙度收效显著。研磨工艺1. 研磨工艺参数（）研磨速度 研磨速度是影响研磨质量和效率的重要因素之一。在一定范围内，研磨速度与研磨效率成正比。但研磨速度过高时，会产生较高的热量，甚至会烧伤工件表面，研具磨损加剧，从而影响加工精度。一般粗研磨时，宜用较高的压力和较低的速度；精研磨时则用较低的压力和较高的速度。这样可提高生产效率和加工表面质量。选择研磨速度时，应考虑加工精度、工件材料、硬度、研磨面积和加工方式等多方面因素。一般研磨速度应在（10150）m/min范围内选择，精研速度应在30m/min以下。手工粗研磨

15、时，每分钟约为（4060）次的往复运动；精研磨时约为每分钟（2040）次的往复运动。研磨工艺1. 研磨工艺参数（）研磨余量的确定 零件在研磨前的预加工质量与余量，将直接影响到研磨加工时的精度与质量。由于研磨加工只能研磨掉很薄的表面层。因此，零件在研磨前的预加工，需有足够的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度。对表面积大或形状复杂且精度要求高的工件，研磨余量应取较大值。预加工的质量高，研磨量取较小值。研磨余量的大小还应结合工件的材质、尺寸精度、工艺条件及研磨效率等来确定。研磨余量尽量小，一般手工研磨不大于10m，机械研磨也应小于15m。研磨工艺1. 研磨工艺参数）研磨效率研磨效率以每分钟研磨去除表

16、面层的厚度来表示。工件表面的硬度越高，研磨效率越低。对于一般淬火钢为mmin，合金钢为0.3mmin，超硬材料为0.1mmin。通常在研磨的初期阶段，工件几何形状误差的消除和表面粗糙度的改善较快，而后则逐渐减慢，效率下降。这与所用磨料的粒度有关，磨粒粗，切削能力强，研磨效率高，但所得研磨表面质量低；磨粒细，切削能力弱，研磨效率低，但所得研磨表面质量高。因此，为提高研磨效率，选用磨料粒度时，应从粗到细，分级研磨，循序渐进地达到所要求的表面粗糙度实例讲解 阀座的研磨 阀座的研磨一般是阀与座互研，在研磨的时候 1、根据材料和接触情况选择研磨剂 2、研磨前首先要检查气阀和气阀导管的同心度，气阀杆与导管

17、不能过于松动实例讲解 3、如果气阀与阀座贴合较差，可用红丹涂上阀座对磨，然后用刮刀修整 4、将研磨剂涂上阀或座贴合的地方，以阀座上下和圆周转动研磨 5、粗研磨后，再用细研磨剂研磨，边研磨边检查，方法是：一般观察阀座研磨面是否研成一线（圆周），有没有横纹通过，还要检查研磨不到的痕迹。另外可以用铅笔在阀的研磨面圆周划12-16根直线，然后阀压在座上转动1/8周，若铅笔线被擦掉，说明贴合情况合格。细研磨砂研磨后要清洗残余颗粒，再用机油抛光即可实例讲解：平面研磨 （1）、研磨平面时，由于工件在推磨的过程中会产生摇摆，所以研磨出来的工件会形成凸肚曲面形状，俗称马路面，所以操作的时候要注意： 1、要保证研具平整 研磨剂分布要均匀，研磨时推力要平稳，并作8字形曲线运动 3、发现凸起面，可用油石局部打平然后在对整个面研磨第一章：研磨的基本概念 4、研磨比较窄的面，为了防止工件摇摆，可用靠铁靠着研磨（3）、圆柱孔研磨 一般是 把研磨棒涂上研磨剂，放进圆柱孔进行研磨，研磨棒分为固定式和可调式2种，固定时每一级直径都不同，直径相差0.005mm，多由于5mm一下的小孔， 可调式研磨棒一般研磨比较大的