68第八节研磨技术

第八节研磨技术研磨是精密和超精密零件精加工的主要方法之一，是在精加工，如精车、精磨或精洗加工后的超精加工。

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，最高的表面粗糙度等级以及提高配合精度。

零件的内、外圆表面、平面、圆锥面、斜面、螺纹面、齿轮的齿面及其他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—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。

进行研磨的零件材料可以是经淬火或未经淬火的碳钢、合金钢、硬质合金，也可以是铸铁、铜及其合金等有色金属材料，或玻璃、水晶和塑料等非金属材料。

灵活的研磨技术是进行精密零件修理的有效方法，尤其是在备件缺乏、时间紧迫的情况下此法尤为重要。

例如，主、副柴油机的喷油器故障大多是针阀—针阀体偶件的锥面配合不良引起的，轮机人员须经常进行针阀偶件的研配工作。

所以，研磨技术在船上轮机工作中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。

一、概述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的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。

所以研磨加工是机械、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，以免引起偏差和缺陷；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，均匀研磨零件表面；研磨表面上各点相对于研磨工具表面的滑动路程相等，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索，一般通过实验确定。

常用的压力范围为0.05～0.3MPa，粗研宜用0.l～0.2MPa，精研宜用0.0l～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；压力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10～150m/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30～60次/min。

一般手工粗研往复次数为30～60次/min，精研为20～40次/min。

4）研磨时间研磨初期，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得以较快地纠正。

随着研磨时间的延长，磨粒钝化，微切削作用下降，不仅零件精度不能提高，反而由于热量增加使之下降。

粗研时间取决于研磨剂的切削性能，为提高研磨效率，当研磨剂磨粒钝化，研磨效果差时应立即更换研磨剂。

精研时间一般约为1～3min，超过3min 研磨效果不显著。

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、较小的压力和较高的速度进行研磨，以获得精确的形状、尺寸和最高的表面粗糙度。

2．研磨膏研磨膏或称研磨剂，是在研磨粉中加入油溶性或水溶性辅助材料制成的一种混合剂。

使用时，需用研磨液稀释后才能进行研磨。

研磨粉是具有一定粒度的磨料。

油溶性辅助材料有分散剂(煤油、机油)、载体(柏子油、凡士林油等)及着色剂、防腐剂等；水溶性辅助材料有分散剂(丙三醇等)、载体(十六醇、硬脂酸等)及着色剂、防腐剂等。

1)磨料常用的磨料有以Al2O3，为主要成分的各种刚玉(棕刚玉、白刚玉和铬刚玉)、以SiC为主要成分的各种碳化硅(黑碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅)、碳化硼和Cr2O3，等。

磨料的种类和用途见表6-6。

定。

按磨粒的颗粒尺寸范围和粒度号分为磨粒、磨粉、微粉和超微粉四种，如表6-7所示。

研磨加工仅使用粒度号为100以上的磨料，称为研磨粉。

研磨加工常用的磨粒粒度号及其所能达到的表面粗糙度分别如表6-8、表6-9所示。

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l ，其他磨料的研磨能力分别为：金刚石 1.0 碳化硼0.5 绿刚玉0.28黑碳化硅0.26 白刚玉0.12 棕刚玉0.102)研磨膏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航空汽油、煤油或机油等研磨液稀释。

油溶性研磨膏可使加工表面获得极高的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。

研磨液需具有一定的粘度和稀释能力，以粘吸磨料和使之均匀；具有较好的润滑和冷却能力，及具有化学活性和无腐蚀性，以加速研磨的化学作用。

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。

常用氧化铬、氧化铝、碳化硼、碳化硅、氧化铁等研磨膏。

常用研磨膏的品种、规格和应用范围见表6-10所示。

表6-10 普通研磨膏的品种、规格及应用范围注：除磨粒、磨粉60～280为软膏外，微粉和超微粉均为硬膏。

研磨分为粗研、半精研、精研三种。

精密零件的粗研可选用W14～Wl0的级化铝研磨膏；半精研选用W7～W5的氧化铬研磨膏；精研和偶件互研时选用W5以下的氧化铬研磨膏。

3．研磨工具研磨是精密和超精密加工方法，是精密零件加工制造的最后工序，也是精密零件的修复方法。

研磨时，零件与研具表面接触并作相对运动，研具的几何形状精度直接影响零件表面的加工精度。

因此，对研具要求较高，不仅要制造精度高，而且耐磨。

研具有手工研具和机械研具。

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；按研具的用途分为平面、外圆、内孔、锥面、球面、螺纹、齿轮等研具。

研具的材料一般常用灰铸铁、低碳钢、铜、铝、铅、木材、丝绸和皮革等。

零件外圆或内孔研磨时，分别用机床夹持零件或研磨棒，使之按一定转速回转，然后用手握住研磨套或零件，涂上研磨膏使磨粒随研磨具作往复和回转运动进行研磨切削。

配合件配合面磨损、腐蚀用研磨进行修复时，则采用配合面上涂研磨膏使之相对运动相互研磨，即互研。

二、船机零件的研磨修复在船上柴油机的进、排气阀和阀座、燃油系统精密偶件等的配合面磨损失效后，是由轮机人员进行研磨，自修恢复其使用功能。

1．平面研磨修复船机零件工作表面或其它配合面为平面的配合件，当平面发生磨损或腐蚀时，如果零件尺寸较小和研磨要求不太高，可以在高精度的研磨平板上手工研磨修复。

研磨前，先将零件加工表面和平板清洗干净，将研磨剂均匀涂于零件待修表面上，并放于研磨板上；研磨时，用手按住零件，沿8字形轨迹运动，使磨痕交叉以提高表面粗糙度等级；研磨一段时间后，将零件转动一定角度再继续研磨。

一般圆形零件转120°，方形零件转90°，矩形零件转180°，目的是研磨均匀。

研磨平板是带有交叉沟槽(深度为1.5～2mm)的铸铁板。

针阀体端面发生腐蚀，套筒端面密封不良均可以在平板上研磨修复，如图6-20所示。

研磨时根据腐蚀、磨损情况，即研磨量的大小确定研磨工序和选用研磨膏。

如研磨量大，就需要先进行粗研，再精研。

一般选用氧化铝研磨膏粗研，氧化铬研磨膏精研。

按8字形轨迹在研磨平板上滑动，直至零件端面呈均匀暗灰色为止。

清洗后，再与相对应的配合平面互研，使之吻合。

互研时，只需加润滑油进行研磨。

2．锥面研磨修复喷油器针阀偶件的锥面配合面和进、排气阀的阀面磨损、腐蚀后，在船上条件下采用互研方法进行修复。

针阀偶件锥面磨损后锥面上环形密封带(正常宽度为0.3～0.5mm)变宽或中断、模糊不清时，采用互研修复。

一般选用极细的氧化铬研磨膏或润滑油进行手工互研。

先在针阀锥面上放少量(一点点)研磨膏，准确迅速插入到针阀体座面，严防研磨膏粘到内圆表面上破坏内孔精度。

一手握针阀体，另一手拿针阀，适当施力使二者相对左右转动，相互研磨，直到针阀锥面上出现细窄光亮的环形密封带为止。

研磨中，依针阀锥面磨损情况可先用研磨膏互研，再用润滑油互研，或只用油互研。

最后进行雾化试验以检验针阀密封性。

研磨是一项精细的工作，研磨中的清洁尤为重要，并应细心、耐心地研磨，操之过急，效果不良。

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