研磨與拋光技術(shù)報(bào)告書

1、可以插入相關(guān)圖標(biāo)表面工程學(xué)課題報(bào)告書課題名稱： 研磨與拋光技術(shù) 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 目 錄第一部分 概述11.1 研磨的概念11.1.1 研磨的基本原理11.1.2 研磨的作用21.1.3 研磨余量31.2 拋光的概念31.2.1 拋光技術(shù)31.2.2 拋光工序4第二部分 研磨分析42.1 研磨技術(shù)42.1.1 研磨的目的42.1.2 常見研磨產(chǎn)品的分類52.2 研磨產(chǎn)品細(xì)化解析62.2.1 涂附類研磨產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)62.2.2 涂附研磨產(chǎn)品四大要素(7542)62.2.3 研磨產(chǎn)品的粒度72.3 砂紙?jiān)谘心ブ械膽?yīng)用82.3.1 砂紙的選用82.3.2 砂紙的對(duì)比分析92.4 研磨分類1

2、12.5 研磨方法122.5.1 研磨外圓122.5.2 研磨內(nèi)圓122.5.3 研磨平面122.6 工藝特點(diǎn)及應(yīng)用122.7 研磨機(jī)的介紹13第三部分 拋光分析143.1 “3M”拋光系統(tǒng)143.2 拋光原料143.3 尼龍拋光輪的應(yīng)用153.4 納米磁性液體163.5 研磨拋光機(jī)163.6 拋光的類別173.6.1 化學(xué)拋光173.6.2 工藝流程17第四部分 結(jié)束語184.1 研磨的機(jī)理184.2 拋光的機(jī)理18研磨與拋光技術(shù)第一部分 概述1.1 研磨的概念研磨是使用研具和研磨劑從工件表面上去除一層極薄的金屬，使工件達(dá)到精確的尺寸、準(zhǔn)確的幾何形狀和很小的表面粗糙度。這種加工方法稱為研磨。

3、1.1.1 研磨的基本原理研磨是一種微量的金屬切削運(yùn)動(dòng)，它的基本原理包含著物理和化學(xué)的綜合作用。一、物理作用：即磨料對(duì)工件的切削作用。研磨時(shí)，要求研具的材料比工件的材料軟。當(dāng)受到一定壓力后，研磨劑中的微小顆粒(磨料)被壓嵌在研具的表面，成為無數(shù)個(gè)刀刃，由于研具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使磨料對(duì)工件產(chǎn)生微量的切削與擠壓，工件表面被均勻地削去一層極薄的金屬，借助于研具的精確型面，從而使工件逐漸得到準(zhǔn)確的尺寸精度及表面粗糙度。二、化學(xué)作用：當(dāng)采用氧化鉻、硬脂酸或其他化學(xué)研磨劑對(duì)工件進(jìn)行研磨時(shí)，與空氣接觸的金屬表面很快形成一種氧化膜，而且氧化膜又很容易被研磨掉，這就是研磨的化學(xué)作用。在研磨過程中，氧化膜迅速形

4、成(化學(xué)作用)，又不斷地被磨掉(物理作用)，經(jīng)過這樣多次反復(fù)，工件表面就很快地達(dá)到預(yù)定要求。由此可見，研磨加工實(shí)際體現(xiàn)了物理和化學(xué)的綜合作用。如圖1-1與圖1-2所示。圖 1-2圖 1-11.1.2 研磨的作用一、減少表面粗糙度 與其他加工方法相比，經(jīng)過研磨加工后的表面粗糙度較小，一般情況表面粗糙度為及Ra0.80.05，最小可達(dá)到Ra0.006。如表1-1所示。加工方法加工情況表面放大的情況表面粗糙度Ra/m車1.680磨0.45壓光0.12.5珩磨0.11.0研磨0.050.2表 1-1二、能達(dá)到精確的尺寸通過研磨后的工件，尺寸精度可以達(dá)到0.001mm0.005mm。 三、提高零件幾何形

5、狀的準(zhǔn)確性 工件在一般機(jī)械加工方法中產(chǎn)生的形狀誤差，可以通過研磨的方法來校正。四、延長工件使用壽命由于經(jīng)過研磨后的工件，表面粗糙度很小，形狀準(zhǔn)確，所以工件的耐蝕性、抗腐蝕能力和抗疲勞強(qiáng)度也相應(yīng)得到提高，從而延長了零件的使用壽命。1.1.3 研磨余量研磨的切削量很小，一般每研磨一遍所能磨去的金屬層不超過0.002mm，所以研磨余量不能太大。否則會(huì)使研磨時(shí)間增加并且研磨工具的使用壽命也要縮短。通常研磨余量在0.005mm0.03mm范圍內(nèi)比較適宜。有時(shí)研磨余量就留在工件的公差以內(nèi)。1.2 拋光的概念拋光是利用柔性拋光工具和磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|(zhì)對(duì)工件表面進(jìn)行的修飾加工。拋光不能提高工件的尺寸精度或

6、幾何形狀精度，而是以得到光滑表面或鏡面光澤為目的，有時(shí)也用以消除光澤（消光）。1.2.1 拋光技術(shù)拋光通常以拋光輪作為拋光工具。拋光輪一般用多層帆布、毛氈或皮革疊制而成，兩側(cè)用金屬圓板夾緊，其輪緣涂敷由微粉磨料和油脂等均勻混合而成的拋光劑。拋光輪采用材質(zhì)勻細(xì)經(jīng)脫脂處理的木材或特制的細(xì)毛氈制成，其運(yùn)動(dòng)軌跡為均勻稠密的網(wǎng)狀，拋光后的表面粗糙度不大于Ra0.01微米，在放大40倍的顯微鏡下觀察不到任何表面缺陷。拋光時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪（圓周速度在20米秒以上）壓向工件，使磨料對(duì)工件表面產(chǎn)生滾壓和微量切削，從而獲得光亮的加工表面，表面粗糙度一般可達(dá)Ra0.630.01微米，當(dāng)采用非油脂性的消光拋光劑時(shí)

7、，可對(duì)光亮表面消光以改善外觀。大批量生產(chǎn)軸承鋼球時(shí)，常采用滾筒拋光的方法。粗拋時(shí)將大量鋼球、石灰和磨料放在傾斜的罐狀滾筒中，滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使鋼球與磨料等在筒內(nèi)隨機(jī)地滾動(dòng)碰撞以達(dá)到去除表面凸鋒而減小表面粗糙度的目的，可去除0.01毫米左右的余量。精拋時(shí)在木桶中裝入鋼球和毛皮碎塊，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)小時(shí)可得到耀眼光亮的表面。精密線紋尺的拋光是將加工表面浸在拋光液中進(jìn)行的，拋光液由粒度為W5W0.5的氧化鉻微粉和乳化液混合而成。1.2.2 拋光工序拋光工序包括：刮平磨削、粗磨、中磨、細(xì)磨、拋光、磨邊和倒邊角等工序。所用磨具和磨料：以上各工序除刮平磨削使用金剛石外，其余均采用各種細(xì)度的碳化硅粉。拋光時(shí)需要在工作

8、面沖水冷卻，以帶走工作面產(chǎn)生的大量熱量，防止制品爆裂。拋光后還需進(jìn)行烘干，表面涂蠟或其他涂料，以增強(qiáng)其抗污能力，提高制品的光澤度。 目前拋光工藝主要用于陶瓷磚的精加工，并已開發(fā)出全自動(dòng)的拋光機(jī)。第二部分 研磨分析2.1 研磨技術(shù)2.1.1 研磨的目的圖 2-1如圖2-1所示，是磨粒的切削過程，在切削過程中，我們可以看到將其分為了三個(gè)部分，分別是滑擦階段、耕犁階段和切削階段。而這三個(gè)階段卻也是反映出了研磨的一個(gè)過程。從而，我們可以得知，不論以何種產(chǎn)品形式或使用方式，研磨的目的可歸納為這兩點(diǎn)：去除多余的材料；獲得特定要求的表面。2.1.2 常見研磨產(chǎn)品的分類研磨產(chǎn)品也是分為多種種類的，現(xiàn)

9、分別以固結(jié)磨具、涂附磨具、無紡布（尼龍）磨具三類作為例子，具體如表2-1所示。常見研磨產(chǎn)品的分類固結(jié)磨具涂附磨具無紡布（尼龍）磨具固結(jié)磨具是用磨料(磨削材料)與結(jié)合 劑制成的具有一定形狀和一定磨削能力的工具。涂附磨具是指粘結(jié)劑把磨料粘附在可 撓曲基材上的磨具,又稱柔性磨具。無紡布磨具是指粘接劑把磨料粘附 在無紡布基材上的磨具。剛性較好，容易控制加工尺寸， 大劑量去除余量。比固結(jié)磨具輕便，平整、一致性好。無紡布比較有彈性，可以對(duì)工件進(jìn) 行拋光清潔研磨。比如：砂輪、固結(jié)砂碟、油石、切割片比如：砂紙、砂帶、百頁盤、千葉輪、 鋼紙砂碟比如：百潔布、尼龍百潔布砂碟表 2-1 2.2 研磨產(chǎn)品細(xì)化解析2.

10、2.1 涂附類研磨產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)超涂層面膠底膠圖 2-2如上圖2-2所示，從圖中，我們可以清晰的了解到該類別的磨具主要是由三部分組成，分別是由礦砂，背基和粘結(jié)劑這三種基本元素構(gòu)成。2.2.2 涂附研磨產(chǎn)品四大要素(7542)涂附研磨產(chǎn)品的四大要素，如表2-2、表2-3、表2-4、表2-5所示。 2 植砂方式密植砂 close疏植砂 open7 礦砂金剛砂石榴石(Garnet)氧化鋁(A/O)碳化硅(SiC)鋯剛玉(Zirconia)陶瓷剛玉(Ceramic A/O)鉆石(Diamond)4 膠粘方式面膠 +底膠動(dòng)物膠+動(dòng)物膠樹脂膠+動(dòng)物膠樹脂膠+樹脂膠防水膠5 背基紙 paper布 cloth薄膜

11、 film鋼紙 fiber混合表 2-2表 2-3表 2-4表 2-52.2.3 研磨產(chǎn)品的粒度圖 2-3如圖2-3所示，我們可以通過篩網(wǎng)的數(shù)目得到礦砂的粗細(xì)，例如：通過#80篩得到的礦砂為#80砂，通過#100篩得到的礦砂為#100砂。所以，根據(jù)篩網(wǎng)的大小，我們可以得到以下結(jié)論：目數(shù)是根據(jù)篩選礦砂的篩網(wǎng)上每平方英寸的篩孔數(shù)量來標(biāo)定。在單位面積里，篩孔越多，孔就越小，篩出的礦砂就越細(xì)。圖2-4粗細(xì)再舉例#400的礦砂，如下圖2-4所示。根據(jù)圖2-4，我們可以得到以下結(jié)論： 礦砂粒徑分布范圍越 廣，表明該粒度的礦 砂粒徑對(duì)平均尺寸的 偏離就越大，即當(dāng)中 粗砂和細(xì)礦砂的所占 比例就多； 礦砂粒徑分

12、布范圍越 窄，表明該粒度的礦 砂粒徑對(duì)平均尺寸的 偏離小，即當(dāng)中粗和細(xì)的礦砂所占比例就少。2.3 砂紙?jiān)谘心ブ械膽?yīng)用就算最終表面處理方式采用的不是研磨，比如噴砂、電鍍，在最終處理之前也需要將表面打磨到一定的精細(xì)程度。其中，砂紙打磨是金屬素材打磨最常見的應(yīng)用之一。影 響使用方式打磨質(zhì)量打磨效率使用壽命因 素基本結(jié)構(gòu)礦砂分布背基強(qiáng)度粘結(jié)劑性能打磨性能表面粗糙度磨削性能磨削力磨削保持力2.3.1 砂紙的選用表 2-7圖 2-5表 2-6根據(jù)表2-6與表2-7，以及圖2-5所示，我們對(duì)下面兩款A(yù)與B砂紙作一個(gè)對(duì)比。如圖2-6所示。AB圖 2-6品牌AB礦砂氧化鋁氧化鋁膠動(dòng)物膠加樹脂膠樹脂膠背基紙紙背基

13、重量級(jí)別CC防堵涂層有有粘接方式搭扣搭扣砂紙類型干磨干磨砂紙粒度P800P8002.3.2 砂紙的對(duì)比分析表 2-8如表2-8所示，根據(jù)表所示的內(nèi)容，我們可以發(fā)現(xiàn)，各種類別的對(duì)比，A與B砂紙只有膠是不同的，其余材質(zhì)都是相同的對(duì)比試驗(yàn)。圖 2-7圖 2-8AB如圖2-7與圖2-8所示，是在100倍的顯微鏡下的砂紙基本結(jié)構(gòu)的比較，根據(jù)這兩個(gè)圖，我們可以得到以下結(jié)論： A的植砂均勻，砂粒一致。 B的砂粒大小不一，尺寸變動(dòng)范圍大。 B的白色條紋上沒有砂。18抗撕裂強(qiáng)度圖 2-9搭扣的粘合力圖 2-10圖2-9與圖2-10是背基抗撕裂強(qiáng)度的比較，從圖中的對(duì)比可以得以下結(jié)論： A的抗撕裂強(qiáng)度比B高 A的搭

14、扣粘合力比B高（約3倍）從以上的實(shí)驗(yàn)我們可以得知，不同種類的膠，可以決定不同砂紙之間的粗細(xì)之分，況且在我們的生活中，砂紙也是用的比較普遍的一種打磨方法，在機(jī)械行業(yè)也是用的比較普遍的，比如在普車中，砂紙也被應(yīng)用在很多軸類零件的加工。2.4 研磨分類研磨方法一般可分為濕研、干研和半干研3類。濕研:又稱敷砂研磨，把液態(tài)研磨劑連續(xù)加注或涂敷在研磨表面，磨料在工件與研具間不斷滑動(dòng)和滾動(dòng)，形成切削運(yùn)動(dòng)。濕研一般用于粗研磨，所用微粉磨料粒度粗于W7。干研:又稱嵌砂研磨，把磨料均勻在壓嵌在研具表面層中，研磨時(shí)只須在研具表面涂以少量的硬脂酸混合脂等輔助材料。干研常用于精研磨，所用微粉磨料粒度細(xì)于W7. 要正確處

15、理好研磨的運(yùn)動(dòng)軌跡是提高研磨質(zhì)量的重要條件。在平面研磨中，一般要求:工件相對(duì)研具的運(yùn)動(dòng)，要盡量保證工件上各點(diǎn)的研磨行程長度相近;工件運(yùn)動(dòng)軌跡均勻地遍及整個(gè)研具表面，以利于研具均勻磨損;運(yùn)動(dòng)軌跡的曲率變化要小，以保證工件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn);工件上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡盡量避免過早出現(xiàn)周期性重復(fù)。圖為常用的平面研磨運(yùn)動(dòng)軌跡。為了減少切削熱，研磨一般在低壓低速條件下進(jìn)行。粗研的壓力不超過0.3兆帕，精研壓力一般采用0.030.05兆帕。粗研速度一般為20120米/分，精研速度一般取1030米/分。研具是使工件研磨成形的工具，同時(shí)又是研磨劑的載體，硬度應(yīng)低于工件的硬度，又有一定的耐磨性，常用灰鑄鐵制成。濕研研具的金相

16、組織以鐵素體為主;干研研具則以均勻細(xì)小的珠光體為基體。研磨M5以下的螺紋和形狀復(fù)雜的小型工件時(shí)，常用軟鋼研具。研磨小孔和軟金屬材料時(shí)，大多采用黃銅、紫銅研具。研具應(yīng)有足夠的剛度，其工作表面要有較高的幾何精度。研具在研磨過程中也受到切削和磨損，如操作得當(dāng)，它的精度也可得到提高，使工件的加工精度能高于研具的原始精度。半干研:類似濕研，所用研磨劑是糊狀研磨膏。研磨既可用手工操作，也可在研磨機(jī)上進(jìn)行。工件在研磨前須先用其他加工方法獲得較高的預(yù)加工精度，所留研磨余量一般為530微米。2.5 研磨方法2.5.1 研磨外圓說明: 研磨外圓一般在精磨或精車基礎(chǔ)上進(jìn)行。手工研磨外圓可在車床上進(jìn)行，工件和研具之間

17、涂上研磨劑，工件由車床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，研具用手扶持作軸向往復(fù)移動(dòng)。 機(jī)械研磨外圓在研磨機(jī)上進(jìn)行，一般用于研磨滾珠類零件的外圓。2.5.2 研磨內(nèi)圓說明:研磨內(nèi)圓需在精磨、精鉸或精鏜之后進(jìn)行，一般為手工研磨。研具為開口錐套，套在錐度心軸上研磨劑涂于工件與研具之間，手扶工件作軸向往復(fù)移動(dòng)。研磨一定時(shí)間后，向錐度心軸大端方向調(diào)整錐套，使之直徑脹大，以保持對(duì)工件孔壁的壓力。2.5.3 研磨平面說明:研磨平面一般在精磨之后進(jìn)行。手工研磨平面時(shí)，研磨劑涂在研磨平板(研具)上，手持工件作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或"8"字形運(yùn)動(dòng)。研磨一定時(shí)間后，將工件調(diào)轉(zhuǎn)90°180°，以防工件傾斜

18、。對(duì)于工件上局部待研的小平面、方孔、窄縫等表面，也可手持研具進(jìn)行研磨。批量較大的簡單零件上的平面亦可在平面研磨機(jī)上研磨。2.6 工藝特點(diǎn)及應(yīng)用 設(shè)備簡單，精度要求不高。 加工質(zhì)量可靠。可獲得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工面與其他表面之間的位置精度。 可加工各種鋼、淬硬鋼、鑄鐵、銅鋁及其合金、硬質(zhì)合金、陶瓷、玻璃及某些塑料制品等。 研磨廣泛用于單件小批生產(chǎn)中加工各種高精度型面，并可用于大批大量生產(chǎn)中。傳統(tǒng)的手搖平面磨穿主要由磨輪主軸、基座、X軸工作臺(tái)面、Y軸工作臺(tái)面、Z軸立座，以及輪滑系統(tǒng)和電氣裝置組成。半自動(dòng)磨床還有液壓系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)。 JL-618手搖平面磨床基本參數(shù)

19、砂輪主軸最高轉(zhuǎn)數(shù)：3600r/min 適用砂輪最大的外徑：205mm 適用砂輪最小外徑：100mm 砂輪軸中心至工作臺(tái)面最大距離：400mm 最大加工范圍（長x寬x高）：465x200x310mm圖 2-112.7 研磨機(jī)的介紹第三部分 拋光分析3.1 “3M”拋光系統(tǒng)圖 3-1圖3-1是3M的拋光系統(tǒng)，它的組成由打磨機(jī)，拋光機(jī)，金字塔砂碟，拋 光片，拋光臘組成。3.2 拋光原料根據(jù)漆面或材料表面缺陷的不同程度，可以選擇不同拋光片和拋光臘的組合 來處理，從而起到去除砂痕、劃痕，拋光，上光的作用。如圖3-2與圖3-3所示。圖 3-2圖 3-3圖 3-43.

20、3 尼龍拋光輪的應(yīng)用圖 3-5應(yīng)用：去毛刺，修邊預(yù)拋光或拋光拉絲尼龍輪也常被用于金屬五金件的去毛刺，修邊、拋光或拉絲?？梢愿鶕?jù)工件的情況和加工要求，選擇不同的粒度，不同的軟硬程度，和不同的表面效果的尼龍輪。如圖3-4與圖3-5所示。3.4 納米磁性液體聚-烯烴基納米磁性液體： 磁性液體（簡稱磁液）是一種重要的新型功能納米材料，是由納米級(jí)（10納米以下）的強(qiáng)磁性微粒高度彌散于某種液體之中所形成的穩(wěn)定的膠體體系，如圖3-6所示.圖 3-63.5 研磨拋光機(jī)該磁性液體研磨拋光機(jī)，包括拋光槽、攪拌器、方波發(fā)生器和放大器，拋光槽內(nèi)放有混有非磁性磨料及防銹劑的磁性液體，外繞有錐形線圈；方波發(fā)生器通過放大器在錐形線圈兩端施加方波脈沖電壓，使錐型線圈產(chǎn)生交變梯度磁場。通過施加交變高頻梯度磁場產(chǎn)生超聲振動(dòng)使工件表面與由磨料形成的研磨層發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜形面工件的精密光整加工，并且加工過程具有自動(dòng)化的特點(diǎn)。如圖3-7所示。圖 3-73.6 拋光的類別3.6.1 化學(xué)拋光化學(xué)拋光是金屬表面通過有規(guī)則溶解達(dá)到光亮平滑。在化學(xué)拋