《钳工工艺与技能训练》-图文课件-第9章

第9章刮削和研磨2024/9/24学习目标19.1刮削29.2研磨3目录2024/9/24学习目标掌握刮研

掌握研磨2024/9/24刮削与研磨是钳工工作中非常重要的精加工方法，广泛应用于机械制造业中。刮削属于精加工，是指用刮刀刮除工件表面薄层金属的加工方法。刮削是在工件与校准工具或互配工件之间涂上一层显示剂，经过对研使工件上较高的部位显示出来，然后用刮刀进行微量刮削。这样反复地显示和刮削就能保证工件有较高的形位精度和互配件的精密配合。

9.1刮削2024/9/24

9.1.1刮削的基本知识

1.刮削的特点及其应用刮削具有切削力小、切削量小、产生热小、装夹变形小等特点，不会引起震动和热变形，能获得较高的尺寸精度、形位精度、接触精度、传动精度和较小的表面粗糙度值。因此刮削常用于：（1）要求较精确的尺寸精度和形位精度的零件。（2）需要良好配合的互配件。（3）需要良好的机械装配精度。（4）需要表面美观的零件。2024/9/242.刮削余量

刮削余量一般为0.05～0.4mm，具体数值应依刮削面积而定。合理的刮削余量见表9-1。表9-1刮削余量单位：mm平面的刮削余量平面宽度平面长度100～500500～10001000～20002000～40004000～6000100以下0.100.150.200.250.30100～5000.150.200.250.300.40孔的刮削余量孔径孔长100以下100～200200～30080以下0.050.080.1280～1800.100.150.25180～3600.150.200.352024/9/24

3.刮削工具1）刮刀刮刀一般用碳素钢T10A、T12A或弹性好的轴承钢GCr锻制而成，硬度可达60HRC左右，刮刀是刮削的主要工具。刮削淬火硬件时，可用硬质合金刮刀。刮刀分为平面刮刀和曲面刮刀两类。2024/9/24平面刮削

（1）平面刮刀。平面刮刀用来刮削平面、外曲面或产花纹，一般分为粗、精、细三类。2024/9/24种类全长L(mm)宽度B(mm)厚度t(mm)活动头长度(mm)楔角β0(°)粗刮刀450～60025～303～410092.5细刮刀400～50015～202～38095精刮刀400～50010～121.5～27097.5平面刮刀的规格及楔角参考值2024/9/24

（2）曲面刮刀。曲面刮刀主要用来刮削内曲面如工件上的油槽和孔的边缘等。常用的曲面刮刀有三角形刮刀、蛇头刮刀。三角形刮刀由三角锉刀改制或用工具钢锻制，蛇头刮刀则由工具钢锻制。曲面刮刀2024/9/24

2）校准工具校准工具是用来推磨研点和检查被刮面准确性的工具，也称研具。常用的有校准平板、校准直尺、角度直尺，校研曲面用的研磨棒以及根据被刮面形状设计制造的专用校准型板等。校准工具2024/9/243）显示剂显示剂主要用于工件与校研工具的对研表面之间，其作用是清晰地显示出工件表面上的高点。常用的显示剂有红丹粉和普鲁士蓝油。（1）红丹粉由氧化铅或氧化铁加机械油调和而成，其特点是显示清晰，不反光，价格低廉，广泛用于钢和铸铁工件。（2）普鲁士蓝油是由普鲁士蓝粉与蓖麻油及适量机油调制而成，其特点是研后点小、清楚、价格较高，多用于有色金属和精密零件的显示。显示剂的使用方法：粗刮时显示剂调的稀些，在校准件表面涂得较厚，这样显示点子较暗淡，大而少，切屑不易粘附在刮刀上；精刮时，显示剂调的干些，薄而均匀地涂抹在零件表面，显示点子细小清晰，便于提高刮削精度。2024/9/24

9.1.2刮削及精度检验

1.平面刮削的方法平面刮削一般采用挺括法和手刮法两种。

1）挺括法将刮刀柄放在小腹右下侧肌肉处，左手在前，手掌向下，右手在后，手掌向上，距刮刀头部50～80mm处握住刀身。刮削时刀头对准研点，左手下压，右手控制刀头方向，利用腿部和臀部力量，使刮刀向前推动，随着研点被刮削的瞬间，双手利用刮刀的反弹作用力迅速提起刀头，刀头提起高度约为10mm。2024/9/242）手刮法右手提刀柄，左手握刀杆，距刀刃为50～70mm处，刮刀与被刮表面成25°～30°角。左脚向前跨一步，身体重心靠向左腿。刮削时右臂利用上身摆动向前推，左手向下压，并引导刮刀运动方向，在下压推挤的瞬间迅速抬起刮刀，这样就完成了一次刮削运动，手刮法刮削力量小，手臂易疲劳，但动作灵活，适用于各种工作位置。2024/9/24

平面刮削2024/9/24

2.平面刮削步骤平面刮削可分为粗刮、细刮、精刮和刮花四个步骤。工件表面的刮削方向应与前道工序的刀痕交叉，每刮削一遍后涂上显示剂，用校准工具配研，以显示出高点然后再刮掉，如此反复进行。（1）粗刮。当工件表面还留有较深的前道工序加工刀痕，工件表面产生锈蚀或刮削余量较多的情况下，都需要进行粗刮。用粗刮刀在刮削面上均匀铲去一层较厚的金属，刮刀痕迹要连成片，不可重复。粗刮能很快的去除较深的刀痕、严重的锈蚀或过多的余量。当粗刮到每25×25mm的面积内有2～3点时转入细刮。

2024/9/24（2）细刮。细刮主要是使刮削面进一步改善不平现象，增加接触点数，用细刮刀在刮削面上刮去稀疏的大块显点。刮削时可采用短刮刀法刮削。随着显点的增多，刀迹逐步缩短。在每刮一遍时须保持一定方向，刮第二遍时要交叉刮削，以消除原方向的刀迹，否则切削刃容易在上一遍刀迹上产生滑动，显点会成条状，不能迅速达到精度要求。在整个刮削面上，每边长为25mm的正方形面积内出现12～15个显点时，细刮即告结束。2024/9/24（3）精刮。用精刮刀采用点刮法对准显点刮削，目的是增加研点、改善表面质量。精刮时，落刀要轻、提刀要快，每个研点上只刮一刀，不要重复刮削，并始终交叉地进行刮削。当研点增加至每25×25mm面积内20个点以上时精刮结束。（4）刮花。刮花是在刮削面或机械外观表面上用刮刀刮出装饰性花纹，目的是增加表面美观度，形成良好的润滑条件。要求较高的工件，不必刮出大块的花纹。刮花的花纹2024/9/24

3.平面刮削精度检验刮削精度包括尺寸精度、形状和位置精度、接触精度及贴合程度、表面粗糙度等。刮削质量最常用的检查方法是用边长25mm的方框罩在与校准工具配研过的被检查表面上，检测框内接触斑点数目。各种平面接触精度的研点数见表9-3。平面种类接触斑点数应用范围普通平面8～12普通基准面、密封结合面12～16机床导轨面、工具基准面精密平面16～20精密机床导轨、直尺20～25精密量具、一级平板超精密平面﹥25零级平板、高精密机床导轨平面接触精度研点数2024/9/24

4.曲面刮削及精度检验曲面刮削与平面刮削基本相似，只是使用刀具和掌握刀具的方法略有不同。进行内圆弧面得刮削操作时，刮刀做内圆弧运动，刀痕与轴线约成45°角。内孔刮削常用与其相配的轴或标准轴作校准工具，用蓝油涂在孔的表面，用轴来回转动显点，再进行刮削。其刮削质量如表9-4。轴承直/mm机床或精密机械主轴轴承锻压设备和运用于机械的轴承动力机械和冶金设备的轴承高精度精密普通重要普通重要普通每25mm×25mm内的研点数≤12025201612885＞120161086622024/9/24大多数的刮削平面还有平面度要求，如工件平面大范围内的平面度、机床导轨面的直线度等，这些误差可以用框式水平仪检查。2024/9/24用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面层，使加工精度和表面质量达到较高程度的精加工方法，称为研磨。它是表面加工的最后一道工序。9.2研磨2024/9/249.2.1研磨的基本知识研磨工艺的基本原理是游离的磨料通过辅料和研磨工具物理和化学的综合作用，对工件表面进行光整加工。

1.研磨的基本原理1）物理作用研磨时预先将磨料压嵌在研磨工具上进行嵌砂研磨称为干研。也可在研具或工件表面上涂敷研磨剂进行敷砂研磨称为湿研。磨料或研磨中的磨料在研具表面构成了一种半固定或浮动的“多切削刃”的基体。当研具与工件作相对运动，对任意一方施加一定的压力时，介于两者之间的磨料借助研具的精确型面，即以其“多切削刃”对工件进行切削，从而使工件逐渐得到较高的几何形状、位置和尺寸精度及表面粗糙度。2024/9/24干研湿研2024/9/242）化学作用当用添加氧化铬、硬脂等物质的研磨剂对工件进行研磨时，与空气接触的金属表面很快地生成氧化膜。这层氧化膜很容易被研磨掉而新的金属表面又很快地生成新的氧化膜，如此进行下去从而加速研磨过程。2024/9/24

2.研磨余量的确定研磨是一种切削量极小的精密加工方法，所以留的研磨余量都极小，通常在0.005～0.03mm内，有时研磨余量就留在尺寸公差以内。原则上可从以下三个方面考虑研磨余量：（1）根据被研工件的几何形状和尺寸精度要求。（2）根据上道加工工艺的加工质量。（3）根据实际情况考虑，如具有双面、多面和位置精度要求很高的工件，在预加工中无工艺装备保证其质量，其研磨余量应适当多留些。研磨面积较大或形状较复杂且精度要求高的工件，研磨余量取较大值，100mm的长度内约留有0.015mm或更小些。2024/9/243.研磨工具与研磨剂1）研磨工具研具是研磨加工中保证被研工件几何精度的重要因素，因此对研具的材料、精度和表面粗糙度都有较高的要求。研具材料的组织结构应细密均匀，避免使研具产生不均匀磨损而影响工件的质量。其表面硬度应低于被研工件材料的硬度，使研磨剂中的微小磨粒容易嵌入研具表面，而不易嵌入工件表面。但不可太软否则会全部嵌进研具而失去研磨作用。还应有较好的耐磨性以保证被研工件获得较高的尺寸和形状精度。灰铸铁是常用的研具材料，它强度较高不易变形，润滑性能好，磨耗较慢，硬度适中，便于加工且研磨剂易于涂布均匀，因此研磨的效果较好。球墨铸铁的耐磨性更好且比灰铸铁更容易嵌存磨粒。因此用球墨铸铁制作的研具，精度保持性更好。2024/9/242）研磨剂研磨剂是由磨料和研磨液调和而成的混合剂。（1）磨料。磨料在研磨中主要起切削作用。研磨加工的效率、精度和表面粗糙度与磨料有密切关系。常用的磨料有以下4个系列。①氧化铝磨料。氧化铝磨料的硬度低于碳化物磨料，适用于研磨淬硬钢、及淬硬钢、铸铁等材料。②碳化物磨料。碳化物磨料的硬度低于金刚石磨料。在超硬材料的研磨加工中其研磨效率和质量低于金刚石磨料，可用于研磨硬质合金、陶瓷与硬铬等超硬材料，适用于研磨硬度较高的淬硬钢。2024/9/24③金刚石磨料。金刚石磨料是目前硬度最高的磨料，分人造金刚石和天然金刚石两种。金刚石磨料的切削能力强，实用效果好可用于研磨淬硬钢，适用于研磨硬质合金、硬铬、宝石、陶瓷等超硬材料。随着人造金刚石的制造成本的不断下降，金刚石磨料的应用愈来愈广泛。④软质化学磨料。软质化学磨料质地较软，可以改善被加工表面的表面粗糙度，提高效率用于精研或抛光。这类磨料有氧化铬、氧化铁、氧化镁和氧化铈等。2024/9/24（2）研磨液。研磨液在研磨加工中起到调和磨料、冷却和润滑的作用。

研磨液的质量高低和选用是否正确，直接关系着研磨加工的效果。一般要求具备以下条件：

①有一定的粘度和稀释能力。

②有良好的润滑和冷却作用。

③不影响人体健康且对工件无腐蚀性。

常用的研磨液有煤油、汽油、L-AN15与L-AN32全损耗系统用油、工业用甘油以及熟猪油等。此外根据需要在研磨液中再加入适量的石蜡、蜂蜡等填料和粘性较大而氧化作用较强的油酸、脂肪酸或硬脂酸等，则研磨效果更好。2024/9/249.2.2研磨工艺研磨工艺分手工研磨和机械研磨两种。手工研磨时，要使工件表面各处都要受到均匀的微量切削，应该选择合理的运动轨迹，这对提高研磨效率、工件的表面质量和研具的寿命都有直接的影响。

1.手工研磨运动轨迹的形式手工研磨的运动轨迹，一般采用往复直线、直线与摆动、螺旋形、8字形和仿8字形等几种。不论哪一种轨迹的研磨运动，其共同特点是工件的被加工面与研具工作面做相密合的运动。这样的研磨运动既能获得比较理想的研磨效果，又能保持研具的均匀磨损，提高研具的寿命。2024/9/241）往复直线研磨运动轨迹

往复直线研磨运动轨迹由于不能相互交叉，容易直线重叠。使工件难以得到细的表面粗糙度，但可获得较高的几何精度，所以它适合于有阶台的狭长平面的研磨。

2）摆动式直线研磨运动轨迹

由于某些量具的研磨主要要求是平面度，因此可采用摆动式直线研磨运动，即在左右摆动的同时作往复直线移动。2024/9/243）螺旋形研磨运动轨迹研磨圆片或圆柱形工件的端面等，采用螺旋形研磨运动，能获得较细的表面粗糙度和较好的平面度。螺旋形研磨运动轨迹2024/9/244）8字形和仿8字形研磨运动轨迹研磨小平面工件，通常都采用8字形和仿8字形研磨运动，能使相互研磨的面保持均匀接触，既有利于提高工件的研磨质量，又可使研具保持均匀地磨损。8字形和仿8字形研磨运动轨迹2024/9/24

2.平面研磨平面的研磨一般分为粗研和精研两个阶段，分别使用带槽平板和光滑平板进行。1）一般平面研磨研磨前先清洗待研磨表面并擦干，再在研磨平板上涂上适当的研磨剂，要求涂得薄而均匀，然后再将工件与研磨面扣合，其上施加一定的压力进行研磨，研磨时可按螺旋形轨迹或“8”字形轨迹进行。一般平面研磨2024/9/242）狭窄平面研磨为防止研磨平面产生倾斜和圆角，在运动中产生摆动，常用金属靠铁靠住，使靠铁的靠紧面与底面保持垂直，提高稳定性。狭窄平面研磨2024/9/243.圆柱面研磨圆柱面研磨的方法有纯手工研磨和机械与手工配合研磨两类。1）纯手工研磨纯手工研磨时，将工件外圆柱面涂敷一层薄而均匀的研磨剂，然后装入研具孔内调整好间隙，然后使工件做正、反两方向转动的同时又做相对轴向运动。2）机械配合手工研磨此方法是将工件装夹在机床主轴上并做低速转动，手握研具做轴向往复运动进行研磨。采用此方法时，应使研具往复运动与工件转速相协调，检查方法是使工件上研磨出来的网文与工件中心线成45°的夹角，研具往返移动的速度不应过快或过慢。2024/9/24外圆研磨速度的检查方法2024/9/24

4.圆锥面研磨研磨圆锥面时，必须使用与工件锥度一致的研磨棒或研磨环，而且锥度要磨得准确。圆锥孔的研磨，一般在钻床或车床上进行，研磨棒转动方向应与螺旋槽旋向一致。研磨时，研磨棒上均匀地涂上研磨剂，放入工件，在旋转的同时，应不断地做稍微拔出和推入运动，反复进行研磨。有些工件表面是利用彼此接触面进行研磨来达到密封的目的，不需要用研磨棒和研磨环。圆锥面研磨2024/9/24

9.2.3研磨质量和研磨