资源简介

(共27张PPT)
第二单元
钳工基本技能与加工工艺
模块七 研磨
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学习目标
1. 初步掌握平面研磨和圆柱面研磨的基本技能。
2. 了解钳工进行研磨的方法与作用。
3. 熟悉常用研磨工具和研磨剂的类型及使用 方法。
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用研磨工具和研磨剂从工件表面磨掉一层极薄的金属，使工件具有准确的尺寸和几何形状，以及很细的表面粗糙度，这种加工方法叫做研磨。
当工件的加工精度要求很高，而其他的金属切削方法又不能满足工件的精度和表面粗糙度要求时，就要采用研磨的加工方法，在量具、仪器的生产和修复过程中，应用的尤其广泛。
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活动1 常用研磨工具及使用
一、研磨工具
研磨工具简称为研具。在研磨操作中，研具是保证工件在研磨后几何形状正确的重要条件，因此，对研具的材料、几何形状精度和表面粗糙度都有严格的要求。
1. 研具材料
研具材料的组织应细密均匀，要有很高的稳定性、耐磨性，具有较好的嵌存磨料的性能，工作面的硬度应比工件表面硬度稍软。
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（1）灰铸铁 具有硬度适中，磨耗较慢、润滑性好、研磨剂在其表面容易涂布均匀的优点。而且成本低、容易加工，是制作研具的理想材料。
（2）球墨铸铁 它比一般灰铸铁更容易嵌存磨料，且嵌得更均匀牢固适度，同时还能增加研具的耐用度，采用球墨铸铁制作研具已得到广泛应用，尤其在精密工件的研磨上。
（3）低碳钢 具有韧性好，不容易折断的特点。适用于制作形状复杂的小型研具，如研磨螺纹和小直径的研具。
（4）铜 性质较软，表面容易被磨料嵌入，适于做低碳钢范围内的研具。
活动1 常用研磨工具及使用
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2. 研具的种类
（1）研磨平板 平面研磨通常都采用标准平板，粗研磨时，平板上可开槽如图2-8-1（a）所示，以避免过多的研磨剂浮在平板上，而影响研磨效果。精研时则用精密无槽平板如图2-8-1（b）所示。
（a）有槽平板 （b）光滑平板
图2-8-1 研磨平板
活动1 常用研磨工具及使用
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（2）研磨环 如图2-8-2所示，研磨环主要用来研磨工件的外圆柱和外圆锥表面。研磨环的内径通常比工件的外径大0.05 ~ 0.25 mm。当经过一段时间研磨后，研磨环的内径增大，这时可通过调节使孔径缩小，以保持所需要的间隙。
图2-8-2 研磨环
1—开口调节圈 2—外圈 3—调节螺钉
活动1 常用研磨工具及使用
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（3）研磨棒 如图2-8-3所示，研磨棒主要用来研磨工件的圆柱孔和圆锥孔，有固定式和可调式两种。
固定式研磨棒制造容易，但外径磨损后无法补偿。因此对每个工件孔径的研磨，需要2 ～ 3个预先制好的有粗、半精、精研磨余量的研磨棒。工件孔的精度要求越高，则研磨棒的数量越多，其中带槽研磨棒用于粗研。
如果把研磨环的内孔、研磨棒的外圆做成锥形，则可用来研磨内、外圆锥表面。
（a）光滑研磨棒 （b）带槽研磨棒 （c）可调式研磨棒
图2-8-3 研磨棒
活动1 常用研磨工具及使用
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二、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 磨料在研磨中起切削作用。研磨工作效率、精度和表面粗糙度，都与磨料有密切的关系。常用的磨料有下面三类：
（1）氧化物磨料 有粉状、块状两种。主要用于碳素工具钢、合金工具钢、高速钢和铸铁工件的研磨。
（2）碳化物磨料 碳化物磨料呈粉状，它的硬度高于氧化物磨料。除用于一般钢铁材料制件的研磨外，主要用来研磨硬质合金、陶瓷与硬铬之类的高硬度工件。
（3）金刚石磨料 分人造和天然两种。金刚石磨料的切削能力、硬度比氧化物、碳化物磨料都高．实用效果也好。但由于价格昂贵．般只用于硬质合金、硬铬、宝石、玛瑙和陶瓷等高硬材料的精研磨加工。
活动1 常用研磨工具及使用
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磨料的粗细用粒度表示，分为磨粒、磨粉和微粉三个组别。其中磨粒和磨粉的粒度以号数标注，一般在数字的右上角加“#”表示，如60 #、280 # 等。粒度号为单位面积上筛孔数目，号数越大磨料越细。微粉的粒度用微粉尺寸的数字前加“W”表示，如 W20、W3.5等，号数越小磨料越细。当粗研磨时，表面粗糙度值大于Ra 0.2μm，可用磨粉，粒度在100 # ～280 # 范围内选取；精研磨时用微粉，表面粗糙度值Ra 0.2～0.1 μm，用W40～W20；表面粗糙度值Ra 0.1～0.05 μm时，用W14～W7；表面粗糙度小于Ra 0.05μm时用W5以下。
活动1 常用研磨工具及使用
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2. 研磨液 研磨液在研磨过程中起四个作用：使磨料均匀分布、起润滑作用、冷却作用和加速研磨过程的化学作用。最后一个作用是由于在研磨液中加入了化学活性作用较强的物质（如油酸，脂肪酸、硬脂酸等）．它们与工件表面发生化学反应，形成一层容易被磨料刮去的氧化薄膜，从而加速了研磨的进程。
常用的研磨液有机油、煤油（适用于一般工件表面研磨）。猪油（适用于极精密的表面研磨）和水（适用于玻璃、水晶的研磨）。
3. 研磨膏 研磨膏是在磨料中加入粘结剂和润滑剂调制而成，由专门工厂生产。目前一般工厂都用研磨膏。使用时要注意：粗研磨膏与精研磨膏不能混用；研磨膏要用油液稀释后才能使用。
活动1 常用研磨工具及使用
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活动2 常用研磨方法与操作步骤
一、平面的研磨
1. 研磨的运动轨迹
根据工件的不同形状，采用不同的研磨运动轨迹。如图2-8-4所示为几种研磨平面的运动轨迹。
(1) 直线运动轨迹 直线运动轨迹使工件表面研磨纹路平行，适用狭长平面工件（如量块）的研磨。
(2) 直线摆动运动轨迹 工件在左右摆动的同时作直线往复运动，适用于对平直的圆弧面工件的研磨。
(3) 螺旋形运动轨迹 螺旋形的研磨运动能使工件获得较高的平面度和很细的表面粗糙度，适用于对圆柱形工件的端面进行研磨。
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(4)“8”字形运动轨迹 能使研具与工件相互研磨的平面保持均匀接触，既提高了工件的研磨质量又能使研具保持均匀地磨损。研磨平板的修整或小平面工件的研磨，常采用这种运动轨迹。
（a）直线形 （b）直线摆动形 （c）螺旋形 （d）8字形
图2-8-4 手工研磨的运动轨迹
活动2 常用研磨方法与操作步骤
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2. 研磨速度和压力 研磨应在低压、低速情况下进行，研磨速度太快，容易引起工件发热，降低研磨质量。粗研时，压力以（1～2）×105 Pa，速度以50次 / 每分钟左右为宜；精研时，压力以（1～5）×104 Pa ，速度以30次 / 每分钟左右为宜。
3. 辅助工具 在平面研磨中，有一些狭窄平面或较小的阶台平面由于不便握持，容易使加工面产生倾斜或圆角。这时需要借助于导靠块和c形夹头来保证工件的形状精度，如图2-8-5所示。
（a）用导靠块 （b）用 c 形夹
图2-8-5 平面研磨辅助工具的应用
活动2 常用研磨方法与操作步骤
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二、圆柱面的研磨
1. 外圆柱面的研磨
一般在车床、钻床上进行。研具是研磨环，如图2-8-6所示，其孔径比工件外圆直径约大0.025～0.05mm。长约为孔径的l～2倍。研磨前，工件涂上研磨剂，然后套上研磨环。
（a）研磨短工件 （b）研磨长工件
图2-8-6 研磨外圆柱面
活动2 常用研磨方法与操作步骤
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研磨时，工件以一定速度转动，同时用手握住研磨环作往复运动，往复运动速度要适当，使工件表面研磨出交叉网纹成45°，如图2-8-7所示。往复速度太快太慢，都影响工件的精度种耐磨性。研磨一段时间后，应将工件调转180°再进行研磨。这样，不仅使外圆柱面研磨得精确，而且使研磨环磨损较均匀。
（a）太快 （b）太慢 （c）适当
图2-8-7 研磨环的移动速度
活动2 常用研磨方法与操作步骤
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2. 内圆柱面的研磨 与外圆柱面研磨相反，研磨内圆柱面时，研磨棒顶在车床两顶尖之间，或卡紧在钻床的钻夹头内，工件套在磨棒上，并用手握住，研磨棒作旋转运动，工件作往复直线运动。
3. 圆锥表面的研磨 包括圆锥孔和外圆锥面的研磨。研磨时，必须要用与工件锥度相同的研磨棒或研磨环。研磨时，一般在车床或钻床上进行，转动方向应和研磨棒的螺旋方向相适应，如图2-8-8所示。在研磨棒或研磨环上均匀地涂上一层研磨剂，插入工件锥孔中或套在工件的外锥表面，旋转4～5圈后，将研具稍微拔出一些，然后再推人研磨。
活动2 常用研磨方法与操作步骤
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研磨到接近要求时，取下研具，并将研磨棒和被研磨表面的研磨剂擦干净，再重复研磨（起抛光作用），直到被加工的表面呈现银灰色或发光为止。有些工件是直接用彼此接触的表面进行配磨来达到表面贴合精度。如分配阀和阀门的研磨，就是以两者的接触表面进行研磨的。
图2-8-8 圆锥面的研磨
活动2 常用研磨方法与操作步骤
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课题3 典型零件研磨加工技能与加工工艺训练
一、90°角尺的研磨分析
90°角尺是测量工件垂直度的一种量具，它的形状如图2-8-9所示。90°角尺需要研磨四个面，其中A面和C面、B面和D面应相互垂直，垂直度
误差小于0.05mm。A面和B面、
C面和D面则应互相平行，平行
度误差小于0.02mm。C面的平
面度和直线度误差要求为 3 μm，
A面的平面度误差要求为5μm。
图2-8-9 90°角尺
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二、研磨步骤和方法
（1）研磨A面，如图2-8-10（a）所示，用双手捏住90°角尺的两侧面（捏持部位可垫皮革），平稳地推动90°角尺作纵向和横向移动进行研磨。
在研磨过程中，要随时观察和检验研磨的效果，直线度用刀口形直尺以光隙法检验；垂直度用标准90°角尺配合标准平尺进行检验。这样，有利于随时纠正A面与C、D面的垂直误差，为C、D面的均衡研磨打下良好的基础。
课题3 典型零件研磨加工技能与加工工艺训练
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（2）研磨B面，如图2-8-10（b）所示。研磨时需用靠铁靠住工件侧面，由于只能在平板的边缘板面上作较短距离的运动，所以其平面度和表面粗糙度均难达到要求，需要采取下列措施才能解决。
① 使涂敷研磨剂的方向与工件研磨运动成一定的角度，使工件的研痕得到改变。
② 用小板型研具作补偿研磨，即用皮革垫盖住工件两侧面，将工件夹在平口钳或台虎钳上，手握板条研具作直线往复运动，进行修整和细化其表面粗糙度。
课题3 典型零件研磨加工技能与加工工艺训练
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（a） 研磨A面 （b）研磨B面 （c）研磨C面 (d）研磨D面
图2-8-10 研磨90°角尺的步骤和方法
课题3 典型零件研磨加工技能与加工工艺训练
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（3）研磨C面，如图2-8-10（c）所示，用双手捏住工件作横向摆动和纵向移动。将C面由尖刃状研成R≤0.2mm的圆弧面，其研磨量很少，故应在研磨过程中随时检验，以防止研磨过盛。由于工件的直角边一端重量大于另一端，所以施加在靠直角边一端的工作压力应小于另一端，使工件保持平衡，保证C面得到均匀的研磨。
（4）研磨D面，如图2-8-10（d）所示，也用双手捏住工件围绕刃部作横向摆动和纵向移动。由于D面是内角中的圆弧面，且和B面一样，只能在平板的边缘板而上研磨，因此需用紫铜片做夹套，护住已经研好的B面，使B面不被碰撞和擦伤。
课题3 典型零件研磨加工技能与加工工艺训练
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三、研磨质量检验方法
检验时，先将精度高于被检工件的标准90°角尺和标准平尺揩抹干净，放到灯箱光源中心部位。然后将两测量工具的工作面靠紧进行观察，当证明其精度确实可靠，即可将工件与测量工具贴合，如图2-8-11所示。观察工件两直角边与测量工具接触处的光隙，以判断其精确度。
1—检验尺；2—灯箱；3—荧光灯；
4—工件；5—标准平尺
图2-8-11 90°角尺的研磨质量检查方法
课题3 典型零件研磨加工技能与加工工艺训练
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四、拓展训练
研磨如图2-8-12所示工件的平行面，材料：HT150。
图2-8-12 研磨平行面
课题3 典型零件研磨加工技能与加工工艺训练
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思考与练习题
1．什么是研磨？研磨的特点是什么？
2．对研具材料有什么要求？常用研具材料有那几种？
各在什么场合应用？
3．常用的研具有哪些？各有什么作用？
4．常用的磨料有哪几类 各应用在什么场合？
5．研磨的方法有哪几种？
6．研磨液的作用是什么？常用的有那几种？
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