研磨、珩磨、拋光技術在機械制造中的應用

張宏君

(龍煤七臺河礦業有限責任公司 新鐵煤礦，黑龍江 七臺河 154600)

1 研磨

研磨過程是由金屬微粒的機械切削作用和化學現象相結合完成的。研磨時，研磨劑受到工件和研具的壓力后，部分研磨劑被嵌入研具內，形成無數個切削刃，出現切削擠壓作用。由于加入了研磨劑，被研磨物體表面在空氣中氧氣，結成一層氧化薄膜，繼續研磨時，這層薄膜被去掉，研磨表面重新起到氧化作用。切削作用和氧化作用不斷反復進行，使工件逐漸達到目標要求。工件表面經過研磨后，表面粗糙度可達到質量要求，并控制尺寸精度，但是研磨無法糾正零件的位置精度。

1.1 研具

研具是研磨時決定工件表面形狀的標準工具，有平臺、園盤等，但大部分都是按需要特制的研磨胎具。

研具的要求：①研具設計時要考慮到對研具磨損后的補償調整。②研具形狀盡量與工件一致，表面光滑，無裂紋、斑點等缺陷。③研具材料應比工件軟，組織均勻，變形小，有一定彈性，研磨性好，壽命長。

研具的制作材料：①鑄鐵是制作研具的最好材料，它潤滑性能好，研磨效率高，磨耗小，適合精研。②軟鋼強度高于灰鑄鐵，不易折斷、變形，常用于研磨螺紋和小孔(直徑一般在8 mm以下)。③銅多用于余量較大的粗研磨，精研磨仍用鑄鐵。④鉛適用于軟金屬光研磨。⑤瀝青多用于玻璃、水晶及其透明材料的研磨。

常用的研具：①平面研具，研磨平板、圓盤。研磨平板常用于手工研磨，研磨圓盤多為機械研磨。②內圓柱面研具，即研磨芯棒，分可調式與不可調式兩種。③外圓柱面研具，小直徑研具為整體式，直徑較大時，孔內加研磨套，高精度產品多采用外圓柱面研磨。

1.2 研磨方法

工件的研磨分為單獨研磨、配對研磨及兩者結合研磨的方法，在批量生產中常利用專用設備進行機械研磨，而在單件小余量生產或機修工作中多采用手工研磨。常用的研磨壓力為0.5～3 MPa，粗研磨時用0.1～0.2 MPa，精研磨時用0.01～0.1 MPa。研磨速度一般在10～150 m/min，對精密零件的研磨不宜超過30 m/min。

平面研磨。平面研磨分為粗研和精研兩種，粗研在帶有溝槽的平板上進行，精研在光滑的平板上進行。研磨前，先將研磨平板和工件表面用煤油清洗，均勻地涂上研磨劑，再把工件放在研磨平板上，用手按住研磨。

內孔研磨。采用內孔研磨時，要把研磨棒裝夾在機床主軸上，使之轉動，手持工件作往復運動。也可手拿研磨棒，使它在工件孔中轉動并作往復運動。研磨棒的直徑比內孔小0.01～0.015 mm，其長度約為工件內孔長度的2～3倍。

外圓研磨。研磨外圓表面一般在車床、鉆床等機床上進行。研具是研磨環，其孔徑比工件的外圓直徑約大0.025～0.05 mm，長度為孔徑的1～2倍。研磨時，將工件涂上研磨劑，套上研磨環，把工件頂在車床的頂尖，以適當的速度旋轉，握住研磨環作直線往復運動，隨時改變研磨方向，使工件表面成45°的交叉網紋。研磨中要調節研磨環的松緊，并適時添加研磨劑。粗研和精研的研磨環不能混用。

2 珩磨

珩磨加工精度高，加工中等孔徑，圓度可達3～5 μm，圓柱度不超過5 μm。加工孔時，珩磨可以獲得較低的表面粗糙度。珩磨主要用于加工各種圓柱形通孔、徑向間斷的表面孔、盲孔和多臺階孔，還可加工擺線孔、外圓、平面、球面和齒面等。加工圓柱孔徑范圍為1～2 000 mm或更大，幾乎所有金屬材料都能加工。

珩磨頭。珩磨頭的結構有許多種，它會隨著加工工件的尺寸形狀、孔的直徑和深度、加壓方式等條件的不同而變化，見圖1。

1.本體前導向，2.彈簧圖，3.進給脹錐，4.油石座

珩磨油石的選擇。珩磨工藝對珩磨油石的要求比普通磨具嚴格，要求切削能力較強，并有良好的自銳性、形狀保持性。珩磨加工必須根據工件材料、孔徑和加工要求來完成。

珩磨油石規格、數量的選擇：油石規格是指油石的形狀、尺寸(長×寬×高)。其斷面尺寸一般寬大于高，使油石安裝穩定。

珩磨油石性能的選擇：①磨料粒度的選擇。根據生產需要與表面粗糙度，一般粗珩選用80～180，半精珩(或粗精合一的)選用180～280，精珩選用W 40以下細粒度。②油石硬度的選擇。在保證油石有良好自銳性的條件下，還要有較高的耐用度。對硬度高、珩磨余量大的工件，大批量生產時，采用大孔珩磨和強力珩磨，并選用較軟的油石。而工件材料軟，低表面粗糙或珩磨小孔、花鍵孔和間斷孔時，應選用較硬的油石。

珩磨液的選擇。油劑珩磨液宜加入適量的硫化物，珩磨液的黏度會影響珩磨的效率，對高硬度或脆性材料珩磨宜采用低黏度的珩磨液。

珩磨的工藝要求：珩磨。珩磨時必須采用質量好、磨損較小的油石。珩磨壓力：珩磨時油石須有一定壓力，壓力太小不能磨去切削層，壓力太大則磨削熱大，影響表面質量，甚至會使油石碎裂。粗研磨時，油石的工作壓力為0.3～0.5 MPa，精珩磨時取0.2～0.33 MPa。專用珩磨機為0.4～1 MPa，一般不超過1 MPa。珩磨進給方式：珩磨的進給方式有手動進給、定壓進給、定速(量)進給和定壓定速進給四種。珩磨機多采用定壓進給、定速(量)進給或定壓定速組合進給。①手動進給。手動進給常見于一些無自動進給功能的珩磨機床，通常珩磨余量很小，只改善表面粗糙度。先將珩磨頭置于孔內，手動板調整螺母，使油石脹開，進行珩磨。手動進給方式的珩磨壓力隨時間而逐漸下降，珩磨效率較低。②定壓進給。進給總壓力不變，但在珩磨過程中，加工表面的粗糙度會不斷降低，不斷增加油石與表面的接觸點，降低油石作用在表面上的單位壓力，不斷降低油石的切削作用，因此一些珩磨機把定壓進給改為分壓進給，如高低壓進給，快慢脹單壓進給等。③定速(量)進給。油石始終以預定的速度強制擴脹進給，珩磨頭進入孔后快速脹開接近工件表面，然后慢速擴脹抵住孔壁進行珩磨，最后進行短時間的無進給珩磨。這種方法有校正孔的幾何形狀誤差和獲得較低表面粗糙度的能力，適用于大余量和生產條件穩定的珩磨加工，珩磨效率較低。④定壓定速進給。先以定壓進給方式迅速接觸孔壁，并開始珩磨，當油石珩去表面粗糙層后，切入速度開始下降，便自動轉為定速進給方式，強制油石擴脹，使油石產生自銳作用，切入速度上升，達到合理的切入速度后又轉為定壓進給。這種交替進行的復合進給方式可獲得較高的珩磨效率與表面質量，特別適用于大批量生產的粗精一次珩磨。

3 拋光

拋光是對零件表面進行的光飾加工，目的是去除上道工序的加工痕跡，改善零件表面的粗糙度，獲得光亮平整的表面。拋光不能提高產品的尺寸精度、位置精度，金屬及非金屬材料制品、精密機電產品、日常生活用品都可采用拋光加工來提高表面質量。拋光輪拋光可用于拋光平面、外圓、淘槽等，手工操作時可加工自由曲面，它是用敷有研磨劑的彈性拋光輪在高速旋轉的條件下對工件進行軟研磨，以降低工件表面的粗糙度，獲得光亮美觀的表面。