研磨是精密和超精密零件精加工的主要方法之一.doc

研磨是精密和超精密零件精加工的主要方法之一。研磨加工可使零件获得极高的尺寸精度、几何形状和位置精度以及最高的表面粗糙度等级以及提高的配合精度。零件的内、外圆表面、平面、圆锥面、斜面、螺纹面、齿轮的齿面及其它特殊形状的表面均可以采用此种方法进行加工。船舶主、副柴油机燃油系统中的三对精密偶件：柱塞——套筒偶件、针阀——针阀体偶件、出油阀——出油阀座偶件的内、外圆表面、圆锥面、平面在制造时都需要采用研磨进行精加工。在针阀一针阀体配合锥面磨损和柴油机的进排气阀配合锥面磨损后均需采用研磨技术进行修复，使配合面恢复密封性能。下面仅以研磨技术在轮船工作中的应用加以说明；该技术是克服精密设备短缺，延长零件寿命，节省修理费用和保证船舶正常航行的有效工艺，轮机人员应该掌握研磨技术。1研磨技术概述1.1研磨原理研磨是使零件与研磨工具在无强制的相对滑动或滚动的情况下，通过加入其间的研磨剂，进行微切削和研磨液的化学作用，在零件表面生成易被磨削的氧化膜，从而加速研磨过程。研磨加工是机械、化学联合作用完成的精密加工。1）零件与研磨工具的相对运动零件与研磨工具不受外力的强制引导，以免引起误差和缺陷；运动方向周期变换，以使研磨剂均匀分布在零件表面上并加工出纵横交叉的切削痕，以达到均匀切削。2）研磨压力在实际应用的压力范围内，研磨效率随压力增加而提高。研磨压力取决于零件材料、研磨工具材料和外界压力等因素，一般通过实验确定。常用的压力范围为0.05MPa～0.3MPa，粗研宜用0.1MPa～0.2MPa，精研宜用0.01MPa～0.1MPa。研磨压力过大研磨剂磨粒被压碎，切削作用减小，表面划痕加深，研磨质量降低；过小则研磨效率大大降低。3）研磨速度研磨速度影响研磨效率；一定条件下，研磨速度增加将使研磨效率提高。研磨速度取决于零件加工精度、材质、重量、硬度、研磨面积等。一般研磨速度在10m／min～150m／min。速度过高，产生的热量较多，引起零件变形、表面加工痕迹明显等质量问题，所以精密零件研磨速度不应超过30m／min。一般手工粗研往复次数为30次／min～60次／min，精研为20次／min～40次／min。4）研磨时间研磨开始阶段，因研磨剂磨粒锋利，微切削作用强，零件研磨表面的几何形状误差和粗糙度较快得以纠正。随着研磨时间延长，磨粒钝化，微切削作用下降，不仅加工精度不能提高，反而因热量增加质量下降。一般精研时间约为lmin～3min，超过3min研磨效果不大。所以，粗研时选用较粗的研磨剂、较高的压力和较低的速度进行研磨，以期较快地消除几何形状误差和切去较多的加工余量；精研时选用较细的研磨剂、较小的压力和粒快的速度进行研磨，以获得精确的形状、尺寸和最高的粗糙度等级。1.2研磨膏：研磨膏是在研磨粉中加入油溶性或水溶性辅助材料制成的。研磨膏在使用时需用研磨液稀释。1）磨料：常用的磨料有金刚石和以Al2O3为主要成分的各种刚玉、SiC和Cr2O3等，其种类和用途都有所区别。磨料的粒度是指磨料颗粒的尺寸大小，粒度号是根据1英寸长度上有多少个孔的筛网而定,即通常所谓的目数。按磨粒的颗粒尺寸范围,粒度号分为磨粒、磨粉、微粉和超微粉四种。研磨加工仅使用粒度号为100以上的磨料，称为研磨粉。研磨加工常用磨粒粒度号和所能达到的表面粗糙度是有所区别的。磨料的研磨性能与其粒度、硬度和强度有关。磨料的硬度是指磨料表面抵抗局部塑性变形的能力。研磨加工就是利用磨粒与零件材料的硬度差来实现的，所以磨粒硬度越高，切削能力越强，研磨性能越好；磨料的强度是磨粒承受外力不被压碎的能力。磨粒强度越高，切削力越强，寿命越高，研磨性也越好。以金刚石的研磨能力为准，设为1，其它磨料的研磨能力为：碳化硼0.50绿碳化硅0.28，棕刚玉0.10黑碳化硅0.26白刚玉0.122）研磨膏的种类：研磨膏分为油溶性和水溶性两大类。油溶性研磨膏使用时需用煤油或其它油类研磨液稀释。油溶性研磨膏可使加工表面获得最高粗糙度等级和精确尺寸；水溶性研磨膏使用时需用水、甘油等研磨液稀释，研磨后需用水、酒精等将零件洗涤干净。研磨膏用研磨液稀释后才能进行研磨加工。研磨液应具有一定的粘度和稀释能力才能粘吸磨料并使之均匀，具有较好的润滑和冷却能力。研磨膏是一种重要的表面光整加工材料，除船用外，广泛用于仪表、仪器、光学玻璃镜头、量具、金相试片和精密零件的精研磨和抛光。常用的还有氧化铬、氧化铝、碳化硼、碳化硅、氧化铁等研磨膏。研磨分为粗研、半精研、精研三种。粗研可选用W14～W10的研磨膏；半精研选用W7～W5的研磨膏；精研和偶件互研时选用W5以下的研磨膏。1.3研磨工具：研具分为手工研具和机械研具。1）按研具工作表面形状分为研磨平板、研磨尺、研磨盘、研磨棒、研磨套和研磨环等；2）按用途分为平面研磨工具，外圆、内孔、锥面、球面、螺纹、齿轮等