研磨的机理

5.1.1　研磨的机理

研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微量切削的精密加工方法。在被加工表面和研具之间置以游离磨料和润滑剂，使被加工表面和研具之间产生相对运动，并施以一定压力，通过其间的磨料作用去除表面凸起，提高表面精度，降低表面粗糙度。

1．研磨作用

在研磨过程中，被加工表面发生复杂的物理和化学作用，其主要作用如下：

（1）微切削作用。在研具和被加工表面作相对运动时，磨料在压力作用下，对被加工表面进行微量切削。在不同加工条件下，微量切削的形式不同。当研具硬度较低、研磨压力较大时，磨粒可镶嵌到研具上产生刮削的作用，这种方式有较高的研磨效率；当研具硬度较高时，磨粒不能嵌入研具，磨粒在研具和被加工表面之间滚动，以其锐利的尖角进行微切削。

（2）挤压塑性变形。钝化的磨粒在研磨压力作用下挤压被加工表面的粗糙突峰，使突峰趋向平缓和光滑，被加工表面产生微挤压塑性变形。

（3）化学作用。当采用氧化铬、硬脂酸等研磨剂时，研磨剂和被加工表面产生化学作用，形成一层极薄的氧化膜，这层氧化膜很容易被磨掉，而又不损伤材料基体。在研磨过程中氧化膜不断迅速形成，又很快被磨掉，提高了研磨效率。

2．研磨的特点

（1）尺寸精度高。加工热量少，表面变形很轻微，可获得稳定的高精度表面，尺寸精度可达0.025μm。

（2）形状精度高。由于微量切削，研磨运动轨迹复杂，并且不受运动精度的影响，因此，可获得较高的形状精度。球体圆度可达0.025μm，圆柱体圆柱度可达0.1μm。

（3）表面粗糙度低。在研磨过程中磨粒的运动轨迹不重复，有利于均匀磨掉加工表面的突峰，从而降低表面粗糙度。表面粗糙度R_a值可达0.1μm。

（4）表面耐磨性提高。由于研磨表面质量提高，使摩擦系数减小，又因为有效接触表面积增大，故使耐磨性提高。

（5）抗疲劳强度提高。由于研磨表面存在着残余压应力，提高了零件表面的抗疲劳强度。

3．抛光机理

抛光是一种比研磨切削更微小的加工，其加工过程与研磨基本相同。研磨时研具较硬，其微切削作用和挤压塑性变形作用较强，在尺寸精度和表面粗糙度两方面都有明显的加工效果。抛光所用研具较软，其作用是进一步降低表面粗糙度，获得光滑表面，但不能改变表面的形状精度和位置精度，抛光加工后的表面粗糙度R_a值可达0.4μm以下。