研磨、珩磨、拋光技術(shù)在機械制造中的應(yīng)用

張宏君

(龍煤七臺河礦業(yè)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(xiàn)象相結(jié)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(nèi)，形成無數(shù)個切削刃，出現(xiàn)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(jié)成一層氧化薄膜，繼續(xù)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(jīng)過研磨后，表面粗糙度可達到質(zhì)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(shè)計時要考慮到對研具磨損后的補償調(diào)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(yīng)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(nèi)圓柱面研具，即研磨芯棒，分可調(diào)式與不可調(diào)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(nèi)加研磨套，高精度產(chǎn)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(jié)合研磨的方法，在批量生產(chǎn)中常利用專用設(shè)備進行機械研磨，而在單件小余量生產(chǎn)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(nèi)孔研磨。采用內(nèi)孔研磨時，要把研磨棒裝夾在機床主軸上，使之轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動并作往復運動。研磨棒的直徑比內(nèi)孔小0.01～0.015 mm，其長度約為工件內(nèi)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(huán)，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(huán)，把工件頂在車床的頂尖，以適當?shù)乃俣刃D(zhuǎn)，握住研磨環(huán)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(wǎng)紋。研磨中要調(diào)節(jié)研磨環(huán)的松緊，并適時添加研磨劑。粗研和精研的研磨環(huán)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(jié)構(gòu)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(jù)工件材料、孔徑和加工要求來完成。

珩磨油石規(guī)格、數(shù)量的選擇：油石規(guī)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(wěn)定。

珩磨油石性能的選擇：①磨料粒度的選擇。根據(jù)生產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)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(zhì)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(zhì)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(nèi)，手動板調(diào)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(chǎn)條件穩(wěn)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(zhuǎn)為定速進給方式，強制油石擴脹，使油石產(chǎn)生自銳作用，切入速度上升，達到合理的切入速度后又轉(zhuǎn)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(zhì)量，特別適用于大批量生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品、日常生活用品都可采用拋光加工來提高表面質(zhì)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(zhuǎn)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。