手工研磨工藝方法的應用

摘要：雖然科學技術迅猛發展，現代工業自動化技術普遍推廣，但是對于某些特殊行業和用途的零部件，由于它們自身的高尺寸精度要求和低表面粗糙度的設計，決定了研磨工藝方法在加工制造業的各個領域中仍然有著極為廣泛的應用。在目前已有的工藝方法中，研磨仍舊是保證零件高尺寸精度，低表面粗糙度的使用率最高的方法之一，而手工研磨作為研磨工藝中極為重要的一部分，目前在多個領域中仍是無法被替代的一種加工工藝方法，其加工精度和質量也是數字化精加工無法實現的，本文將從加工原理和優勢，加工方法和應用領域三方面對手工研磨工藝方法的應用進行探析。

關鍵詞：手工研磨;加工工藝;應用領域

0 ?引言

在生產力的高速發展的催化下，大中小企業蓬勃發展使得各種精密設備和工具在國民經濟的各個行業中生產或使用的頻率愈發頻繁，進一步導致在制造和裝配修理上需要使用研磨這一加工工藝的器件數量也與日俱增，特別是在航空航天航海等領域中，對零器件的精度、密封性等要求越來越高，為滿足這些要求研磨工藝的應用更為普遍。但是部分零件因為設計上的復雜性和加工難度高等問題導致修理工作難以開展，在研磨機上無法操作加工，機器磨削無法滿足零件的設計和使用精度要求，對于這些零件均需要采用手工研磨進行加工。因此也可以說手工研磨是加工精密零件的主要方法之一。

1 ?手工研磨加工原理及優點

1.1 加工原理

研磨工藝可以進行零件的精密加工是因為它對已經進行精加工的零件用研具和磨料進一步打磨，從工件表面磨去一層極薄金屬得到更為精密的零件。主要包括手工研磨和機械研磨兩種。其中手工研磨是通過多級目數的精細磨料對已經進行精加工的工件表面進行多次的磨削加工。第一步將較粗的磨料與豬油和煤油進行混合，然后再利用鑄鐵等附著體工具對零件表面施加一定的壓力，整個過程進行圓周運動進行多級的研磨，最后直到達到零件表面要求為止。研磨的適用范圍包括各種金屬材料和非金屬材料的精密加工，可以進行加工的零件表面形狀多種多樣，包括有圓錐面，凸、凹球面，螺紋，齒面，平面，內、外圓柱面及其他型面。

1.2 手工研磨優點

手工研磨加工的優點在于微細性、隨機性、針對性。它可對目標工件進行0.01～0.1μm的切削加工;由于工件與研具的接觸具有隨機性，這就導致在手工研磨過程中高點相互進行修整，整體的誤差隨著研磨次數的加大誤差在逐步減小，加工精度高;手工研磨可隨時檢測工件精度和表面粗糙度，有針對性的對研磨位置進行調整，把控掌握研磨時間的長短，使得零件的尺寸精度和形狀精度得以保證。從手工研磨設備的配置上，要求的設備簡單，但是可以得到精度要求高的零件。從零件產品的加工質量上，產品可靠性高，精度高，表面粗糙度小，但是對于加工面與其他表面之間的位置精度調整和加工，研磨工藝無法實現這一要求。從加工材料的范圍上，可加工各種各樣的金屬非金屬材料，其中金屬材料包括各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質合金，非金屬材料包括陶瓷、玻璃及某些塑料制品等。研磨工藝是一種以手工操作為主的獨特加工工藝，優勢在于加工的工件表面質量高，并且加工零件不論是從材料角度，還是加工型面角度，都靈活多變，適用范圍及其廣泛。

2 ?手工研磨基本方法

2.1 手工研磨參數

手工研磨包括以下參數：研磨過程及研磨余量，研磨速度，研磨壓力和研磨劑。首先研磨過程可以分為粗研磨和精研磨。其中粗研磨的目的是研去加工余量，精研磨的目的是降低表面粗糙度，提高尺寸精度。研磨余量取決于研磨前的工序，機床的加工精度，測量技術的精確度，工件的材料，形狀，尺寸，工件設計要求的幾何形狀誤差，表面粗糙度要求等因素。

研磨速度特指被研磨工件的表面線速度。精研磨和粗研磨的研磨速度不同，對于以研去加工余量為目的的粗研磨，研磨速度略高，對于以降低表面粗糙度，提高尺寸精度為目的的精研磨，研磨速度較低。

研磨壓力并非是指磨粒切削工件處的壓力，而是研磨工具和工件接觸面之間的平均壓力。研磨壓力的大小直接影響到研磨效果。研磨壓力大，研磨作用強;反之，研磨壓力小，研磨作用弱。隨著研磨壓力的不斷增加，磨粒切入的深度增加，切下來的切屑多，研磨效率提高。

研磨劑包括三種，分別是研磨粉、研磨液、研磨膏。其中研磨粉根據研磨工件的材料性質來決定。其中白玉剛和綠碳化硅在精研時使用，棕剛玉、白剛玉和黑碳化硅在粗研時使用;研磨液是在研磨粉的基礎上，根據手工研磨的需要加入一些輔助材料制成了研磨液，常見的輔助材料包括煤油、汽油、機油、動物油脂等，加入后可以使研磨粉在被加工工件的表面上均勻附著，并且不會脫落同時還起到冷卻作用和潤滑效果，研磨液的存在極大的改善了研磨過程中刀具磨損的情況。研磨液的稀稠程度視具體情況而定，涂抹均勻是必要前提;研磨膏和研磨液類似，是在研磨粉的基礎上，根據手工研磨的需要加入一些添加劑調制成糊狀的研磨膏。常用的添加劑有：煤油、凡士林和石蠟等。研磨膏相比較于研磨粉，加入添加劑后可以保證磨粒均勻分布，表面粗糙度降低，研磨效率得到大幅度的提升。

2.2 基本方法

對于平面進行手工研磨時，首先將研磨劑，也就是較粗的磨料與豬油和煤油進行混合后的混合物涂在研具上，然后手持工件進行研磨，運動軌跡通常呈現直線往復運動或“8”字形運動。經過一段時間的研磨加工后，為防止工件發生傾斜影響加工質量和加工精度，將工件調轉九十度或者一百八十度。如果工件上存在有局部的小平面、方孔、窄縫等難以加工的結構等待研磨，也可進行手工研磨加工出符合設計要求和加工精度的微小結構表面。

在進行手工研磨時，對研具、研磨的運動軌跡等都有具體要求。為了延長研具的使用壽命，需要將研具表面的各個位置都均勻磨削。研磨時的運動軌跡多種多樣，因此選擇研磨軌跡要合理，研磨軌跡分為直線、直線擺動、螺旋形、“8”字形和仿“8”字形等，雖然運動軌跡不同，但是都有共同特點，即為被加工表面與研具面之間的運動必須是密合的平面運動。直線研磨運動軌跡由于其加工后的表面可獲得較高的精度，因此在研磨加工有臺階的狹長平面時使用比較頻繁。直線擺動研磨，也就是運動軌跡呈現左右擺動往復移動，在研磨加工對平面度要求較高的角尺側面及圓弧測量面使用比較頻繁。螺旋形研磨運動軌跡，由于其加工后能獲得較低的表面粗糙度和較高的平面度，在研磨加工圓片或圓柱形工件的端面使用比較頻繁?！?”字形和仿“8”字形研磨運動軌跡，由于其加工后能使研具磨損均勻，在研磨加工小平面使用比較頻繁。

手工研磨的方法和應用范圍如下：

首先手工研磨常分為：①固定平板用于平面，直尺，圓柱形工件端面等形狀的表面進行研磨;②直尺用于直尺，驗規，刀具外圓面等類型的研磨;③對于外形尺寸大，結構復雜工件，如果零件存在孔需要手工研磨時會使用鉗工臺或虎鉗對零件進行固定卡住，然后開始進行研磨。

其次，當研磨工具與研磨工件兩者中有一個是使用機器驅動的，例如兩者中被研磨工件旋轉，包括有對研磨外圓表面手工研磨、對螺紋手工研磨、對圓錐體手工研磨等。兩者中研磨工具旋轉，包括有對內孔、螺紋、錐孔等結構進行研磨。

3 ?手工研磨應用范圍

手工研磨工藝的應用目前深入到影響國民經濟的各個領域中與其他已有的工藝方法比較，手工研磨可以保證零件高尺寸精度，低表面粗糙度，因此在多個領域中仍是無法被替代的一種加工工藝。也就意味著應用到精密器件的行業都需要手工研磨進行加工，因為設計上的復雜性和加工難度高等問題導致修理工作難以開展，在研磨機上無法操作加工，機器磨削無法滿足零件的設計和使用精度要求，對于這些零件均需要采用手工研磨進行加工。

在工農業生產中使用到的各種油壓設備上的油泵體和柱塞，葉片和轉子，缸和活塞，各種閥體都要用到手工研磨;風動工具上的各種閥和閥體也要經過手工研磨加工以及在柴油機的噴油系統中油泵、油嘴、套筒和芯子、油針和油針體等也是手工研磨得到的;汽車中的雙曲線齒輪，滾動軸承的構件，量具和刀具中的塊規，卡尺等，由于高的尺寸準確度要求和形狀準確度要求以及低的表面粗糙度設計都需要手工研磨來實現。轉動或滑動的零件由于間隙的配合嚴格并且要求長期保持不變導致的制造和修理上的精度要求高，這也需要手工研磨加工實現。對這些需要獲得精度高，機件接觸部位要求緊密配合的零件加工均可以在研磨加工中予以實現。

以發動機的曲軸為例，當曲軸發生變形時，采用手工研磨修復可以滿足使用和修復要求的。用手工研磨法修理的曲軸表面質量好，并且軸頸的幾何形狀及尺寸準確，符合要求，表面光潔度高，修理費用低，操作流程簡單方便易于實現，如果在現場修理環境較差時值得推廣。電站安全閥影響電站的安全保護系統的運作，安全閥的可靠密封影響到電站的工作效率、工作性能。其中閥門密封面的研磨多為手工研磨，研磨難度大，質量要求高，研磨時間長。

4 ?結語

對于某些特殊行業和用途的零部件，高尺寸精度要求和低表面粗糙度的設計，決定了研磨工藝方法在加工制造業的各個領域中的應用廣泛性和不可替代性。手工研磨加工精度和質量也是數字化精加工無法實現的。在生產力的高速發展的催化下，制造和裝配修理中需要使用研磨這一加工工藝的器件數量與日俱增，特別是在航空航天航海等領域中。研磨工藝作為一種以手工操作為主的獨特加工工藝，可以實現加工的工件表面質量高，并且加工零件不論是從材料角度，還是加工型面角度，都靈活多變，適用范圍極其廣泛。

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作者簡介：韓正，男，陜西榆林人，本科，助理工程師，研究方向為機電、機械設備。