工件研磨加工工艺及评分标准

项目五　加工高精度平面

●项目目标

明确刮削、研磨加工的基本知识；掌握刮削、研磨的基本操作技能。

●项目任务概述

本项目任务是接项目四课题的工件，如图5.1所示。对相关表面进行刮削和研磨的加工，属高精度平面的加工。

●材料及工量具准备

本项目所需材料：接项目四课题工件；

本项目所需工量具：平面刮刀、红丹粉、研磨平板、粒度100～280磨料、W40～W20研磨粉、游标尺、千分尺（0～25、50～75各1把）、刀口角尺、万能角度尺、百分表等。

●加工过程

在项目四中，已对V形架进行了锉削，在本项目中，按照如图5.1所示要求，进行相关表面的刮削和研磨加工。加工过程见表5.1。

图5.1　项目五零件加工图

表5.1　加工过程

5.1　刮　削

5.1.1　学习目标

（1）知识目标

明确刮刀的种类及应用特点。

（2）技能目标

掌握各类刮刀的刃磨方法；熟练掌握平面、曲面及原始平板的刮削以及平面、垂直面的检测方法。

5.1.2　任务描述

本次任务是对项目四锉削加工后的V形块。按图5.1所示要求，对相关表面进行刮削操作，并达到图纸要求。

5.1.3　相关知识

（1）刮削概述

1）刮削原理

刮削是用刮刀刮除工件表面薄层的加工方法。其工作原理主要是利用凸点法，将工件与校准工具或与其相配合的工件之间涂上一层显示剂，经过对研，使工件上较高的部位显示出来；然后用刮刀进行微量刮削，刮去较高的金属层；通过反复地显示和刮削，使工件的加工精度达到加工要求。它是工装制造中常见的一种精加工方法。

2）刮削的特点及应用

①刮削具有切削量小、切削力小、产生热量小、装夹变形小等特点，能获得很高的尺寸精度、形状和位置精度、接触精度、传动精度和很小的表面粗糙度值。

②由于受到刮刀的推挤和压光作用，使工件能获得较小的表面粗糙度值。

③刮削后的工件表面，能改善相对运动零件之间的润滑情况。因此，机床导轨与滑行面和滑动轴承的接触面，工量具的接触面等，在机械加工后常采用刮削方法进行加工。

3）刮削余量

由于刮削每次只能刮去很薄的一层金属，刮削操作的劳动强度又很大，所以要求刮削的余量不宜太大，一般为0.05～0.4 mm，具体数值见表5.2。

表5.2　刮削余量（对照表）

在确定刮削余量时，还应考虑工件刮削面积的大小，工作面积、加工误差、结构刚性差时，其余量也相应大些，具有合适的余量，经刮削后才能达到要求。

（2）刮削工具

1）刮刀

刮刀是刮削用的主要工具。其刀头必须具有足够的硬度，刃口应保持锋利。刮刀的材料一般采用碳素工具钢（T8、T10、T12、T12A）或轴承钢（GGr15）锻制而成。当刮削硬质材料时，也可将硬质合金刀片镶在刀杆上使用。根据不同工件形状，刮刀分为平面刮刀和曲面刮刀两大类。

①刮刀的种类

a.平面刮刀。平面刮刀分为普通平面刮刀和活头平面刮刀，如图5.2所示。主要用于平面刮削和平面上刮花，也可刮削外曲面。一般多采用T12A钢或轴承钢（GGr15）制成，并经热处理淬硬。

图5.2　平面刮刀

手握刮刀一般用废旧锉刀磨光两面锉齿改制而成，刀体较短，刮削时双手一前一后握持着推压前进。结构和形状，如图5.3（a）所示。

挺刮刀的刀片与刀体用铜焊焊接而成，具有较好的弹性。刮削时将刀柄放在小腹右下侧肌肉处，双体握准刀身，左手下压刀杆，利用腿部和臂部的力量使刮刀向前推挤。挺刮刀一般用于粗刮，结构和形状，如图5.3（b）所示。

精刮刀和压花刀的刀体呈曲形，头部小，角度大，弹性强。使用方法与挺刮刀相同，常用于精刮和刮花。结构和形状，如图5.3（c）所示。

钩头刮刀头部呈钩状，刮削时用左手紧握钩头部分，用力向下压；右手抓住刀柄，用力往后拉。结构和形状，如图5.3（d）所示。

图5.3　普通平面刮刀

b.曲面刮刀。主要用来刮削内曲面，种类较多，常用的有三角刮刀和蛇头刮刀，结构和形状，如图5.4所示。

图5.4　曲面刮刀

三角刮刀一般可用旧三角锉刀磨去锉齿改制，也可用高速钢车刀磨制或用碳素工具钢直接锻制，结构和形状，如图5.4（a）所示。三角刮刀的断面为三角形，其三条棱就是切削刃。

蛇头刮刀常用碳素工具钢锻制而成。刀具头部具有4个带圆弧形的切削刃，两平面内边磨有凹槽。结构和形状，如图5.4（b）所示。

想一想

刮削为什么能改善相对运动接触件的润滑状态？

②刮刀的刃磨。在刮削过程中，刮刀切削刃必须保持锋利，因而要常对刮刀进行刃磨。

a.平面刮刀的刃磨。

粗磨。先粗磨两个大平面，用左手握紧刀柄，右手捏住前端刀口70～80 mm处的两侧，人体站在砂轮左侧。当刮刀刚接触砂轮侧面时，应在如图5.5（b）所示的虚线位置，要慢慢接近砂轮，以免发生事故。然后再贴着砂轮左侧面（如图5.5（a）所示实线位置）缓慢地前后移动进行刃磨。

当两个平面平整、厚薄均匀后，再将侧面长度40 mm左右的毛坯面磨光、倒棱。

粗磨端面时，如图5.5（b）所示。右手捏住刮刀前端离刀口40～50 mm处，左手在右手后握住刀杆，双手紧握刮刀，略高于砂轮中心线，慢慢接近砂轮边缘，并将左手提高，使刮刀与砂轮水平中心线成一定角度（角度为15°～30°），如图5.5（b）双点画线所示。当刮刀端面与砂轮轮缘接触后，便缓缓放平刮刀，使其与砂轮水平中心线一致（如图5.5（b）所示实线位置），然后双手同步地左右平移刮刀（如图5.5（b）左边所示）。

图5.5　平面刮刀的粗磨方法

图5.6　刮刀平面的精磨方法

精磨。精磨步骤与粗磨相同，先磨两个平面，再磨端面。

刮刀精磨是在油石上进行，在刃磨刮刀的两平面时，必须先在砂轮上进行细磨，其方法与粗磨相似，如图5.6（a）所示。区别在于，细磨时刮刀对砂轮侧面的压力稍小于粗磨。

刮刀平面的精磨。如图5.6（b）所示，左手捏住刮刀前端离刀头50～60 mm处，拇指贴住刮刀侧面，其余四指抓住刮刀，同时注意用小指勾住刮刀侧面，以便定位。右手握住刀柄，两手同步地左右推移，压力不宜太大。回程时一般不施加压力，刮刀接触油石长度不小于10 mm，推进时的行程长度尽量为油石的全长，使油石表面磨损均匀。

同时，刃磨时还应不断加入无杂质的机油，同样的刃磨方法，反复刃磨刮刀两平面，直到达到精磨要求。精磨完毕后，将刀身略提起，使切削刃与油石脱开，以免损坏切削刃。

刮刀端面的精磨方法有手推法和靠肩法。

手推法。如图5.7所示，右手紧握离刀头70～80 mm处，左手握住刀柄或靠近刀柄处，使刀身直立于油石并稍带前倾，倾角大小以刮刀性质和操作时手感调整而定。刮刀在油石上刃磨时，左手扶着刀身，与油石保持一定角度，右手握住刮刀来回移动。刃磨时注意：向前推时，刮刀略向前倾，使刀端前半面在油石上磨动；向后回拉时，应略提起刀身，以免损伤刃口。前半面磨好后，翻转180°，再用同样的方法刃磨另半面，直到符合要求。

靠肩法。如图5.8所示，将刮刀上部靠在肩前部，两手一上一下握住刀身，并根据刃磨者身高等情况呈一定楔角，然而两手施加压力，将刮刀向后拉动，刃磨刀端的一个半面。当刮刀向前移动时，应将刮刀提起，以免损伤刃口。磨好后，将刮刀翻转180°，同样的方法刃磨另一面，直到符合精度要求。靠肩法适用于初学者。

图5.7　手推法精磨刮刀端面

图5.8　靠肩法精磨刮刀端面

端面的刃磨。根据刮刀顶端的形状，以及顶端与刀头平面形成的角度大小，分为粗、细、精和韧性材料刮刀，如图5.9所示。

图5.9　刮刀头部形状和角度

粗刮刀的刃口须平直，角度为90°～92.5°，头部略薄于柄部，并略窄于柄部2～3 mm。

细刮刀的外形与粗刮刀相似，刃口稍带弧形，角度为95°左右。

精刮刀的切削刃呈圆弧形，圆弧半径小于细刮刀，角度为97.5°左右。

韧性材料刮刀为保持其锋利，角度为75°～85°。

b.曲面刮刀的刃磨

三角刮刀的刃磨。如图5.10所示，分3个圆弧面的刃磨及粗磨后在3个圆弧面上开槽。

粗磨。其方法如图5.10（a）所示。右手握住刮刀刀柄，左手将刮刀的刃口以水平位置轻压砂轮缘上，两手协调配合按刀刃弧形来回摆动。一面刃磨完毕后以同样方法刃磨其他两面，使3个面的交线成弧形的切削刃。

图5.10　三角刮刀粗磨的方法

开槽。如图5.10（b）所示，左手握住刀柄，右手捏住刀棱并轻压在砂轮的角上开槽，槽要开在两刃的中间。开槽时，刮刀应稍做上下左右移动，使槽长达到一定要求，两刃边上只能留2～3 mm的棱边。

精磨。精磨是在油石上进行的，方法如图5.10（c）所示。刃磨时，右手握住刮刀柄，左手轻压在切削刃上，使切削刃沿油石长度方向来回移动。同时，按切削刃弧形做上下摆动，直到切削刃锋利为止（操作时用力要轻，以免划伤手掌）。

蛇头刮刀的刃磨。蛇头刮刀两平面粗磨和精磨的方法与平面刮刀相似，刀头两圆弧面的刃磨及开槽方法与三角刮刀相类似，刃磨方法如图5.11所示。

图5.11　蛇头刮刀的刃磨

③刮刀的热处理。刮刀的热处理（硬质合金除外）是由淬火和回火两过程组成。方法是将粗磨好的刮刀用氧乙炔火焰或炉火加热至780°～800°（加热部分呈樱桃红时即可），然后立即取出放入冷却液中速冷。平面刮刀加热长度为从刀头开始向上20～30 mm，冷却长度为5～8 mm；三角刮刀要加热和冷却整个切削刃，蛇头刮刀加热、冷却圆弧部分。

刮刀在冷却液中冷却时，应将刮刀不停地在冷却液中缓慢平移。同时，还要间隔地微微上下运动，如图5.12所示。当刮刀露出水面部分呈黑色时，即从冷却液中取出，观察其刃部颜色呈白色后，再迅速将刮刀全部浸入冷却液中，待完全冷却后再取出。

冷却液有三种：

水：一般用于平面粗刮刀及刮削铸铁或钢的曲面刮刀的淬火，其淬硬程度通常低于60HRC；

图5.12　刮刀的热处理

图5.13　校准平板

盐溶液（含盐量15%）：用于刮削较硬金属的平面刮刀的淬火，淬硬程度一般大于60HRC；

油：一般用于曲面刮刀及平面精刮刀的淬火，淬硬适度在60HRC左右。

2）校准工具

校准工具也称研具，是用来合磨研点和检验刮削表面精度的工具。根据被检工件工作表面的形状特点，校正工具分为校准平板、校准平尺及角度平尺，以及用来研滑动轴承孔的校准芯棒等。

①校准平板。用来检验宽平面。其结构和形状如图5.13所示。平板的精度分为0、1、2、3级等4个等级，0～2级为标准平板。

②校准平尺。用来检验狭长的平面。常用的校准平尺有桥形平尺和工字形平尺两类。其结构和形状如图5.14所示，图5.14（a）为桥形平尺，用于检验较大导轨平面；图5.14（b）为工字形直尺，它又分为两种，一种是单面平尺，即有一个经过精刮的工作面，用于检验较短导轨平面；另一种是双面平尺，即上、下两面都经过精刮，且互相平行，用于检验导轨相对位置的精度。

③角度平尺。用于检验两个刮削面互成角度的组合平面，其结构和形状如图5.15所示。角度角尺的两面需精刮，并成标准角度，如55°、60°等，第三面是放置时的支承面，刨削即可。

各种校准平尺应吊起放置，以防其变形。

图5.14　校准平尺

图5.15　角度平尺

3）显示剂

①显示剂的种类

a.红丹粉。分为铁丹和铅丹。铁丹又称氧化铁，呈红褐色或紫红色；铅丹又称氧化铅，呈橘黄色。两者粒度均极细，可用牛油或机油调和使用，通常用于钢和铸铁件的刮削。

b.蓝油。由蓝粉和蓖麻油调和而成，呈蓝色，多用于精密工件、有色金属及合金在刮削时的涂色。

②显示剂的使用。显示剂使用的关键是显示剂的调和及涂布。粗刮时可适当调稀点，同时将显示剂涂在基准平板表面上；精刮时，显示剂可调和干些，一般将显示剂薄而均匀地涂抹在工件表面上。

想一想

1.平面刮刀刃磨有哪些要点？

2.显示剂在刮削中起什么作用？

（3）刮削操作方法

1）平面刮削的操作步骤

①显点的方法。将显示剂涂在工件（也可涂在校准工具）上，经推研即可显示出需要刮去的高点。根据不同形状和刮削面积的大小，显点方法有所不同。

a.中、小型工件的显点。一般中、小型工件刮削推研时，是校准平板不动，将被刮削的平面涂匀显示剂在平板上进行推研。若工件长度较长，推研时超出平板部分的长度，要小于工件长度的1/3。如图5.16（a）所示。

b.大型工件的显点。一般是工件固定，而将显示剂涂在被刮削的平面上，用校准工具在被刮削平面上进行推研；推研时，校准平板超出被刮削平面的长度不得大于自身长度的1/5。如图5.16（b）所示。

c.形状不对称工件显点。对该类工件推研时，一定要根据工件的形状，在不同位置施以不同大小及方向的力，如图5.16（c）所示。

图5.16　显点的方法

②刮削方法。找准研点后，重心靠向左脚往前送，同时右手跟进刮刀。

a.手刮法。如图5.17（a）所示，右手握刀柄，左手四指向下握住距刀头50 mm处，使刮刀与刮削表面成20°～30°角；左脚跨前一步，上身前倾，以增加左手压力。刮削时右手随着上身摆动，使刮刀向前推进；左手下压，落刀要轻，并引导刮刀前进方向；当推进到所需位置时，左手迅速提起，完成一个手刮动作，如图5.17（b）所示。然后将刮刀恢复起始姿势。手刮法要点——“推”“压”“提”。

b.挺刮法。如图5.18（a）所示，将刮刀柄顶在小腹右下侧，双手握住距切削刃约80 mm

处。刮削时，切削刃对准研点，左手下压刀杆，利用脚和臀部的力量向前推挤刮刀。开始向前推时，双手加压力，当刮刀被推到研点处的瞬间，双手将刮刀提起，如图5.18（b）所示，完成一次刮点。

图5.17　手刮法的姿势

图5.18　挺括法的姿势

③平面刮削的步骤

a.粗刮。粗刮选用粗刮刀，常采用挺刮法连续进行。刀迹较宽（10 mm以上），行程较长（10～15 mm），刀迹要连成一片；刮好一遍后再交叉（30°～45°角）进行刮削。通过不断研点、修刮，至每25 mm×25 mm面积内有4～8个研点，且分布均匀，粗刮即告结束。

b.细刮。用细刮刀刮削时，刀迹长、宽分别控制在6 mm和5 mm左右，与粗刮方法相似，通过不断研点、修刮，至25 mm×25 mm面积内有12～15个研点即可。

c.精刮。精刮选用精刮刀，刀迹长度与宽度，一般控制在5 mm以内。落刀要轻，起刀要迅速挑起；每个研点只能一刀，不可重复。同样交叉（角度为45°～60°）地进行刮削，精刮至25 mm×25 mm面积内均匀分布20个以上的研点即可。

d.刮花。刮花的目的是为了增加工件刮削面的美观和储油，增加表面的润滑，减少相互间表面的磨损，通过花纹可判断工件的磨损情况。常见的花纹有斜纹花、鱼鳞花、半月花等。刮花时应选用精刮刀进行。

斜纹花如图5.19（a）所示。其刮削方法是用刮刀与工件边呈45°角方向刮削而成，而花纹大小是按工件刮削面大小而定，一个方向刮削完毕后再刮另一个方向。

图5.19　刮花的花纹

鱼鳞花（又称月牙花），如图5.19（b）所示。其刮削方法是先用刮刀切削刃的一边（右边或左边）与工件接触，再用左手把刮刀压平并向前推进。即在左手下压的同时，还要有规律地把刮刀扭动一下，然后迅速起刀。

半月花（又称链条花），如图5.19（c）所示，此法是刮刀与工件呈45°角度，同刮鱼鳞一样，先用刮刀的一边与工件接触，再用左手把刮刀压平推进的同时，还要靠手腕的力量扭动刮刀，应注意的是刮刀始终不离开工件。

除上述3种花纹外，还有地毯花、燕子花、波纹花、钻石花等。

2）原始平板的刮削

平板是最基本最重要的检验工具，一般采用渐近法刮削，即不用标准平板，通常以3块原始平板依次循环互研互刮，直到达到要求，如图5.20所示。

图5.20　原始平板的刮削循环顺序

①粗刮。通常采用挺刮法，选用粗刮刀分别对3块原始平板刮削若干遍。刮削时，刀痕要成片相连，每刮一遍后再交叉呈45°角进行下一遍的刮削，刀迹不能重叠，直到刮去机加工痕迹为止。

显示剂应选用铅丹，采用直向、互研互刮法。

②互研互刮、循环刮削。把3块经过粗刮后的原始平板，任意地编为A板、B板、C板，分别进行互研互刮，循环刮削，如图5.21所示。

图5.21　3块平板轮换配研的方法

a.A板与B板互研互刮时，首先将A板与B板直向互研，如图5.21（a）所示，然后采用粗刮刀分别对A、B板进行互刮，刀迹可长些。当两板刮削面上显点均匀，且每25 mm× 25 mm面积有4～6个研点时，即表示A板与B板达到密合。

b.以A板为基准板，刮C板，对研方法如图5.21（b）所示，对研后刮C板（A板作为基准板），直到C板与A板达到密合。

c.B板和C板互研互刮，对研方法如图5.21（c）所示，对研后分别对B、C板进行刮削，直至B、C板达到密合为止。

d.以B板为基准板，刮A板，达到密合；

e.A板与C板互研互刮，达到密合；

f.以C板为基准刮B板，达到密合；

g.A板与B板互研互刮，达到密合。

按以上步骤，重复循环刮削，直至满足平板的加工精度为止。

为防止平板发生纵横起伏，导致出现平面扭曲现象，在选择平板研合方法时，通常是第一阶段选用直向研点法。第二阶段选用横向研点法，第三阶段选用对角研点法（即将上面一块研刮平板旋转45°）。

③细刮和精刮。原始平板的细刮和精刮的方法与平面刮削相同。经精刮后，须对平板作平面度误差及表面粗糙度的检验。

（4）刮削精度检测

精度检测主要是平面度误差和表面粗糙度值的检测。

1）平面的检测

主要是检测平面度误差和表面粗糙度值的检测。

①平面度误差的检测方法

a.用研点的数目来表示，如图5.22（a）所示，最常用的检测方法，是用边长的25 mm的正方形方框罩在被检测面上，根据方框内的研点数来决定接触精度。

b.用平面水平度来表示，对于大平面的工件用框式水平逐段测量，将各段测得的误差进行计算作图分析，对较小平面的工件用百分表测量，如图5.22（b）所示。

②表面粗糙度的检测方法，表面粗糙度值的检测，一般用手掌触摸表面粗糙程度，对表面精度要求较高的工件，可采用轮廓仪来测量其Ra 或Rz的值。

2）垂直面刮削的检测

垂直面刮削的检测，一般用直角尺或标准平尺进行检测，如图5.23所示，先将被测工件的基准及测量工具放置在标准平板上，然后移动工件的刮削面与测量工具接触。检测误差可用塞尺来测量出它们之间的间隙（即误差值），也可采用透光法，目测它们之间的光隙来判断其误差。

图5.22　平面度误差的检测方法

图5.23　垂直面检测的方法

想一想

1.在现代机械制造技术和加工手段如此先进的今天，刮削还有存在的意义吗？

2.怎样对刮削质量进行检查?

5.1.4　工件刮削加工工艺及评分标准

（1）准备工作

①仔细对照加工图和毛坯，检测刮削面的余量是否合适（一般控制为0.05～0.04 mm）。

②根据加工图的要求，准备合适的校准平板、刮刀、油石、红丹粉等刮削工具和显示剂。

③25 mm标准方框和百分表。

（2）刮削加工工艺

①按照图5.1的要求，采用平面刮削的操作方法和步骤进行刮削。

②先刮削B面，按照粗、精、细的刮削步骤进行刮削，通过反复检测和修刮，达到25 mm×25 mm面积内均匀分布的研点20个以上，形位公差符合图示要求。

③刮削B面对面，方法同上。

注意事项

1.刮削前，工件的锐边应倒角，防止伤手。

2.工件放置的高低，要根据操作者身高而定。

3.工件要装夹牢固。

4.刮削至工件边缘时，不要用力过猛。

5.刮削过程中，不允许打闹和玩笑。

6.刮削结束后，要将刮刀包裹好并妥善放置。

（3）评分标准

表5.3为刮削评分标准。

表5.3　刮削评分标准

续表

（4）刮削常见的废品形式及产生原因

表5.4为刮削常见的废品形式及产生原因。

表5.4　刮削常见的废品形式及产生原因

想一想

1.刮削面上出现有规则波纹的原因是什么？

2.刮削面上出现深浅不一的直线的原因是什么？

●自我总结与点评

1.对自己加工工件进行自测及评分。

2.自我总结在操作过程中的不足之处，怎样改进？

3.操作完毕，整理工作用具，并做好维护保养，清洁工作环境。

●思考练习题

1.刮削的加工特点及在加工中的实际应用情况。

2.刮刀的种类及刮削操作要领、方法。

3.刮削操作时的安全及注意事项。

●技能训练题

按照图5.1进行刮削加工技能训练。

5.2　研　磨

5.2.1　学习目标

（1）知识目标

明确研磨原理、种类，研具材料及其应用特点；熟悉研磨剂的组成。

（2）技能目标

掌握典型研磨面的研磨、检验方法。

5.2.2　任务描述

本次任务是对本项目刮削加工后的V形块，按图5.1所示要求对相关表面进行研磨加工，并达到图纸要求。

5.2.3　相关知识

（1）概述

用研磨工具和研磨剂，从工件表面研去一层极薄金属表面层的精加工方法称为研磨。

1）研磨的作用

①可提高工件精度。研磨是一种高精度的加工方法，与其他加工方法相比较，经过研磨加工后的表面粗糙度值最小。一般情况下，研磨能达到的表面粗糙度为Ra0.16～0.012 μm；尺寸精度可达IT6以上。常用的工艺装备（如各种精加工刀具、精密量具和夹具）的制造和修复一般都须采用研磨加工。

②可改进工件的几何形状，使工件形状更准确。用一般机械加工方法产生的形状误差，都可以通过研磨的方法校正。而且还能使零件的耐磨性、抗腐蚀性和疲劳强度都相应提高，延长使用寿命。

2）研磨的原理

研磨加工的原理是物理和化学的综合作用。

研磨时，由于研具材料比被研工件软，研磨剂中的微小颗粒（即磨料）在研具表面形成无数刀刃，对工件产生挤压和微量切削作用，均匀地从工件表切去一层极薄的金属（这是研磨原理中的物理作用）。

有的研磨剂还起化学作用，在研磨过程中，研磨表面与空气接触，很快形成一层氧化膜（化学作用），而又不断被研磨掉（物理作用）。如此反复，借助研具的精确型面，使工件得到准确的形状、精确的尺寸和较高的表面粗糙度。

3）研磨余量

研磨余量大小应根据工件尺寸大小和精度要求而定。由于研磨属于微量切削，也往往是工件的最后一道超精加工工序，通常研磨余量控制在0.005～0.03 mm比较适宜。

想一想

研磨为什么能使工件的尺寸精度、形位精度提高?

（2）研磨工具和材料

1）研磨工具

研磨工具（研具）是用于放置研磨剂，并在研磨过程中决定工件表面几何形状的标准工具。

①研具材料及其应用。研具材料应满足如下技术要求：材料的组织要细致均匀；要有很高的耐磨性和稳定性；要有较好的嵌存磨料的性能；工作面硬度应比工件表面的硬度稍软。因此，须合理选择研具材料。常用的研具材料的种类、特点及应用见表5.5。

表5.5　常用的研具材料的种类、主要性能及用途

②研具的类型

a.研磨平板。主要用来研磨平面，如研磨块规、精密量具的平面等。有时也可用来对外圆柱或外圆锥形工件进行抛光加工。它分为光滑和有槽的两种，如图5.24所示。有槽的用于粗研，研磨时易于将工件压平，可防止将研磨面磨成凸弧面；精研则应在光滑的平板上进行。

图5.24　研磨平板

b.圆柱形或圆锥形研具。圆柱形和圆锥形研具可分为固定式（如图5.25所示）和可调式（如图5.26所示）两种。根据被研磨工件的几何形状，又可分为外圆研具和内孔研具。

图5.25　固定式圆柱和圆锥形研具

图5.26　可调式圆柱和圆锥形研具

圆柱形和圆锥形研具主要用于研磨工件的内外圆柱面和内外圆锥面。

c.异形研具（特殊研具）。异形研具（如图5.27所示）是根据工件被研磨面的几何形状而专门设计制造的一种特殊研具。

为降低加工成本，对异形几何形状表面工件的研磨，有时采用各种形状的油石作为研具。

图5.27　异形研具

2）研磨剂

是由磨料、研磨液及辅助材料混合而成的混合剂。

①磨料。

a.磨料在研磨中起切削作用，研磨的工作效率、工件精度和表面粗糙度，都与磨料有密切的关系。常用的磨料有三大类，见表5.6。

表5.6　磨料的种类、特征及用途

续表

b.研磨粉的粒度。磨料的粗细程度称为粒度。粒度用F加数字表示，粒度号越大，磨粒就越细。研磨粉粒度及应用见表5.7。

表5.7　研磨粉的粒度及应用

②研磨液。研磨液在研磨中起调和磨料、冷却和润滑的作用。研磨液分固态和液态两种，有些研磨液能与磨料等发生化学反应，用以加速研磨过程。研磨液的种类及作用见表5.8。

表5.8　研磨液的种类及作用

想一想

1.研磨工具工作面硬度为什么比工件表面的硬度稍差？

2.如何根据研磨加工要求选用研磨磨料？

（3）研磨方法

研磨方法有手工研磨和机械研磨两种。手工研磨通常用于单件小批量研磨，而大批量的工件研磨一般采用机械研磨。研磨前应对工件进行修钝锐边、消除剩磁、检验预加工质量以及清洁杂物等准备工作。

1）平面研磨方法

手工研磨平面一般选用平板，粗研时选用有槽的平板，如图5.28（a）所示。半精研或精研选用光滑平板，如图5.28（b）所示。研磨V形面应选用整体式的V形研具，如图5.28（c）所示。

图5.28　平面研磨研具

①一般平面的研磨。在平板表面均匀地涂上适量的研磨剂，再放上工件，对其做螺旋式（图5.29（a）、“8”字形（图5.29（b）、摆动直线形（图5.29（c）、直线形（图5.29（d）等轨迹的运动。

研磨过程中，边研磨边适量添加研磨剂，均匀涂在平板上，以增加润滑。同时，要选用适当的研磨速度并对工件施加一定压力；手工粗研时，往复速度40～60次/min，压力0.1～0.2 MPa；精研时，往复速度20～40次/min，压力0.01～0.05 MPa。同时，要注意使用平板的整个面积，以防止平板局部凹陷。

图5.29　Ｑ平面研磨方法

②狭窄平面的研磨。研磨狭窄平面时，应采用直线运动轨迹，如图5.30（a）所示，研磨时，要选用一个条形基准块，将工件紧贴基准块的垂直面一起研磨，研磨往复速度和压力与一般平面研磨相近。当接近加工要求时，可不再涂研磨剂。为了获得较细的表面粗糙度，最后可用脱脂棉浸煤油，把剩余磨料擦净，进行一次短时间的半干研磨。

如工件数量较多，则应采用C形夹头，将若干个工件夹在一起研磨，如图5.30（b）所示。如工件较薄，可采用将工件嵌入木块中进行研磨，如图5.31所示。

③V形面的研磨。先选择工件的一个侧平面，按平面研磨方法将该平面研磨平直后作为测量基准，然后再将工件固定不动进行研磨，如图5.32所示。

图5.30　狭窄平面的研磨

图5.31　较薄工件的研磨

图5.32　V形面的研磨

2）圆柱面和圆锥面的研磨

进行圆柱面和圆锥面的研磨时，固定式研具的外径或内孔尺寸需按工件的几何精度制作，对工件每一种规格的直径的研磨需备有2～3种研具。若要求比较高的孔，每组研具常达5种之多（如粗研1种、半精研2种，精研2种）。每组研具的直径可参考表5.9。

表5.9　整体式研具的直径差

①手工研磨。手工研磨工件内孔时，将研磨剂均匀涂在研具表面，工件固定不动，用手转动研具，同时做轴向往复运动，如图5.33（a）所示。

手工研磨工件外圆时，将研磨剂均匀地涂在工件被研表面，研具固定不动，用手转动工件，使其作往复运动，如图5.33（b）所示。

②机械配合手工研磨。研磨时，需配备机械设备。如图5.34所示，为一简易研磨机床结构图，也可用普通机床代替。

在研磨工件的外圆时，将研磨剂均匀地涂在外圆表面。通常采用工件转动，手拿研具套在工件上，施力做轴向往复运动，并稍做圆弧摆动，如图5.35所示。当研磨内孔时，则将研磨剂均匀地涂在研具外表面，而采用研具转动，工件套在研具上，使工件做轴向往复运动，同时稍做圆弧摆动。

图5.33　圆柱面和圆锥面的研磨

图5.34　简易研磨机床结构图

图5.35　机械配合手工研磨

研磨时，工件（或研具）的转动速度与直径大小有关，直径大，转速慢，反之，转速快。通常直径小于φ50 mm时，取100 r/min；直径大于φ80 mm时，取50 r/min。轴向往复速度应与转速协调，以条纹与回转轴线呈45°～60°交叉时为宜，如图5.36所示。

图5.36　研磨速度

想一想

在研磨过程中，研磨轨迹是有规律好还是没有规律好？为什么?

5.2.4　工件研磨加工工艺及评分标准

（1）准备工作

①仔细对照加工图纸和坯件，检查研磨坯件各部分尺寸余量及位置公差，对研磨加工顺序及余量做到心中有数。

②准备好所需的研具及研磨液等研磨材料和工具。

③清理研磨平台，清洁研磨坯件，去除坯件上的油污、毛刺和杂质。

（2）研磨加工工艺

①先研磨A面，选用粒度号为100～280的磨料进行粗研，消除刮削痕迹，再选用W40～W20研磨粉进行研磨，达到平面度小于0.005 mm，Ra≤0.4 μm。

②研磨D面，方法同上。使其与A面的垂直度达到0.01 mm，平面度小于0.005 mm， Ra≤0.4 mm。

③研磨C面，方法同上，达到图样要求。

④研磨90°V形面，采用直线研磨的方法，达到图样要求。

⑤研磨120°V形面，方法同④。

⑥用煤油清洗干净工件，最后做全面的精度检查。

注意事项

1.研磨前应仔细清理坯件，去掉毛刺和表面的杂质。

2.认真检查坯件的研磨余量。

3.正确选择研磨剂，研磨时研磨剂要涂抹均匀。

4.合理选择研磨工艺方法。

（3）评分标准

表5.10为研磨评分标准。

表5.10　研磨评分标准

（4）研磨时常见的废品形式及产生原因

表5.11为研磨时常见的废品形式及产生原因。

表5.11　研磨时常见的废品形式及产生原因

想一想

1.研磨时工件表面粗糙度值较高的原因是什么？

2.研磨时工件孔圆柱度超标的原因有哪些？

●自我总结与点评

1.进行自评：从安全文明生产要求、操作规范及工艺方法方面进行自我评分。

2.实训课题结束，清理工、量具，并做好保养，工位的保洁工作。

●思考练习题

1.研磨在钳工加工中的应用？

2.研磨剂的作用及组成？

3.常用的研磨方法有哪些？

●思考练习题

按照图5.1进行研磨加工技能训练。