手工研磨工艺方法的应用

摘要：虽然科学技术迅猛发展，现代工业自动化技术普遍推广，但是对于某些特殊行业和用途的零部件，由于它们自身的高尺寸精度要求和低表面粗糙度的设计，决定了研磨工艺方法在加工制造业的各个领域中仍然有着极为广泛的应用。在目前已有的工艺方法中，研磨仍旧是保证零件高尺寸精度，低表面粗糙度的使用率最高的方法之一，而手工研磨作为研磨工艺中极为重要的一部分，目前在多个领域中仍是无法被替代的一种加工工艺方法，其加工精度和质量也是数字化精加工无法实现的，本文将从加工原理和优势，加工方法和应用领域三方面对手工研磨工艺方法的应用进行探析。

关键词：手工研磨;加工工艺;应用领域

0  引言

在生产力的高速发展的催化下，大中小企业蓬勃发展使得各种精密设备和工具在国民经济的各个行业中生产或使用的频率愈发频繁，进一步导致在制造和装配修理上需要使用研磨这一加工工艺的器件数量也与日俱增，特别是在航空航天航海等领域中，对零器件的精度、密封性等要求越来越高，为满足这些要求研磨工艺的应用更为普遍。但是部分零件因为设计上的复杂性和加工难度高等问题导致修理工作难以开展，在研磨机上无法操作加工，机器磨削无法满足零件的设计和使用精度要求，对于这些零件均需要采用手工研磨进行加工。因此也可以说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优点

1.1 加工原理

研磨工艺可以进行零件的精密加工是因为它对已经进行精加工的零件用研具和磨料进一步打磨，从工件表面磨去一层极薄金属得到更为精密的零件。主要包括手工研磨和机械研磨两种。其中手工研磨是通过多级目数的精细磨料对已经进行精加工的工件表面进行多次的磨削加工。第一步将较粗的磨料与猪油和煤油进行混合，然后再利用铸铁等附着体工具对零件表面施加一定的压力，整个过程进行圆周运动进行多级的研磨，最后直到达到零件表面要求为止。研磨的适用范围包括各种金属材料和非金属材料的精密加工，可以进行加工的零件表面形状多种多样，包括有圆锥面，凸、凹球面，螺纹，齿面，平面，内、外圆柱面及其他型面。

1.2 手工研磨优点

手工研磨加工的优点在于微细性、随机性、针对性。它可对目标工件进行0.01～0.1μm的切削加工;由于工件与研具的接触具有随机性，这就导致在手工研磨过程中高点相互进行修整，整体的误差随着研磨次数的加大误差在逐步减小，加工精度高;手工研磨可随时检测工件精度和表面粗糙度，有针对性的对研磨位置进行调整，把控掌握研磨时间的长短，使得零件的尺寸精度和形状精度得以保证。从手工研磨设备的配置上，要求的设备简单，但是可以得到精度要求高的零件。从零件产品的加工质量上，产品可靠性高，精度高，表面粗糙度小，但是对于加工面与其他表面之间的位置精度調整和加工，研磨工艺无法实现这一要求。从加工材料的范围上，可加工各种各样的金属非金属材料，其中金属材料包括各种钢、淬硬钢、铸铁、铜铝及其合金、硬质合金，非金属材料包括陶瓷、玻璃及某些塑料制品等。研磨工艺是一种以手工操作为主的独特加工工艺，优势在于加工的工件表面质量高，并且加工零件不论是从材料角度，还是加工型面角度，都灵活多变，适用范围及其广泛。

2  手工研磨基本方法

2.1 手工研磨参数

手工研磨包括以下参数：研磨过程及研磨余量，研磨速度，研磨压力和研磨剂。首先研磨过程可以分为粗研磨和精研磨。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。研磨余量取决于研磨前的工序，机床的加工精度，测量技术的精确度，工件的材料，形状，尺寸，工件设计要求的几何形状误差，表面粗糙度要求等因素。

研磨速度特指被研磨工件的表面线速度。精研磨和粗研磨的研磨速度不同，对于以研去加工余量为目的的粗研磨，研磨速度略高，对于以降低表面粗糙度，提高尺寸精度为目的的精研磨，研磨速度较低。

研磨压力并非是指磨粒切削工件处的压力，而是研磨工具和工件接触面之间的平均压力。研磨压力的大小直接影响到研磨效果。研磨压力大，研磨作用强;反之，研磨压力小，研磨作用弱。随着研磨压力的不断增加，磨粒切入的深度增加，切下来的切屑多，研磨效率提高。

研磨剂包括三种，分别是研磨粉、研磨液、研磨膏。其中研磨粉根据研磨工件的材料性质来决定。其中白玉刚和绿碳化硅在精研时使用，棕刚玉、白刚玉和黑碳化硅在粗研时使用;研磨液是在研磨粉的基础上，根据手工研磨的需要加入一些辅助材料制成了研磨液，常见的辅助材料包括煤油、汽油、机油、动物油脂等，加入后可以使研磨粉在被加工工件的表面上均匀附着，并且不会脱落同时还起到冷却作用和润滑效果，研磨液的存在极大的改善了研磨过程中刀具磨损的情况。研磨液的稀稠程度视具体情况而定，涂抹均匀是必要前提;研磨膏和研磨液类似，是在研磨粉的基础上，根据手工研磨的需要加入一些添加剂调制成糊状的研磨膏。常用的添加剂有：煤油、凡士林和石蜡等。研磨膏相比较于研磨粉，加入添加剂后可以保证磨粒均匀分布，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

对于平面进行手工研磨时，首先将研磨剂，也就是较粗的磨料与猪油和煤油进行混合后的混合物涂在研具上，然后手持工件进行研磨，运动轨迹通常呈现直线往复运动或“8”字形运动。经过一段时间的研磨加工后，为防止工件发生倾斜影响加工质量和加工精度，将工件调转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、窄缝等难以加工的结构等待研磨，也可进行手工研磨加工出符合设计要求和加工精度的微小结构表面。

在进行手工研磨时，对研具、研磨的运动轨迹等都有具体要求。为了延长研具的使用寿命，需要将研具表面的各个位置都均匀磨削。研磨时的运动轨迹多种多样，因此选择研磨轨迹要合理，研磨轨迹分为直线、直线摆动、螺旋形、“8”字形和仿“8”字形等，虽然运动轨迹不同，但是都有共同特点，即为被加工表面与研具面之间的运动必须是密合的平面运动。直线研磨运动轨迹由于其加工后的表面可获得较高的精度，因此在研磨加工有台阶的狭长平面时使用比较频繁。直线摆动研磨，也就是运动轨迹呈现左右摆动往复移动，在研磨加工对平面度要求较高的角尺侧面及圆弧测量面使用比较频繁。螺旋形研磨运动轨迹，由于其加工后能获得较低的表面粗糙度和较高的平面度，在研磨加工圆片或圆柱形工件的端面使用比较频繁。“8”字形和仿“8”字形研磨运动轨迹，由于其加工后能使研具磨损均匀，在研磨加工小平面使用比较频繁。

手工研磨的方法和应用范围如下：

首先手工研磨常分为：①固定平板用于平面，直尺，圆柱形工件端面等形状的表面进行研磨;②直尺用于直尺，验规，刀具外圆面等类型的研磨;③对于外形尺寸大，结构复杂工件，如果零件存在孔需要手工研磨时会使用鉗工台或虎钳对零件进行固定卡住，然后开始进行研磨。

其次，当研磨工具与研磨工件两者中有一个是使用机器驱动的，例如两者中被研磨工件旋转，包括有对研磨外圆表面手工研磨、对螺纹手工研磨、对圆锥体手工研磨等。两者中研磨工具旋转，包括有对内孔、螺纹、锥孔等结构进行研磨。

3  手工研磨应用范围

手工研磨工艺的应用目前深入到影响国民经济的各个领域中与其他已有的工艺方法比较，手工研磨可以保证零件高尺寸精度，低表面粗糙度，因此在多个领域中仍是无法被替代的一种加工工艺。也就意味着应用到精密器件的行业都需要手工研磨进行加工，因为设计上的复杂性和加工难度高等问题导致修理工作难以开展，在研磨机上无法操作加工，机器磨削无法满足零件的设计和使用精度要求，对于这些零件均需要采用手工研磨进行加工。

在工农业生产中使用到的各种油压设备上的油泵体和柱塞，叶片和转子，缸和活塞，各种阀体都要用到手工研磨;风动工具上的各种阀和阀体也要经过手工研磨加工以及在柴油机的喷油系统中油泵、油嘴、套筒和芯子、油针和油针体等也是手工研磨得到的;汽车中的双曲线齿轮，滚动轴承的构件，量具和刀具中的块规，卡尺等，由于高的尺寸准确度要求和形状准确度要求以及低的表面粗糙度设计都需要手工研磨来实现。转动或滑动的零件由于间隙的配合严格并且要求长期保持不变导致的制造和修理上的精度要求高，这也需要手工研磨加工实现。对这些需要获得精度高，机件接触部位要求紧密配合的零件加工均可以在研磨加工中予以实现。

以发动机的曲轴为例，当曲轴发生变形时，采用手工研磨修复可以满足使用和修复要求的。用手工研磨法修理的曲轴表面质量好，并且轴颈的几何形状及尺寸准确，符合要求，表面光洁度高，修理费用低，操作流程简单方便易于实现，如果在现场修理环境较差时值得推广。电站安全阀影响电站的安全保护系统的运作，安全阀的可靠密封影响到电站的工作效率、工作性能。其中阀门密封面的研磨多为手工研磨，研磨难度大，质量要求高，研磨时间长。

4  结语

对于某些特殊行业和用途的零部件，高尺寸精度要求和低表面粗糙度的设计，决定了研磨工艺方法在加工制造业的各个领域中的应用广泛性和不可替代性。手工研磨加工精度和质量也是数字化精加工无法实现的。在生产力的高速发展的催化下，制造和装配修理中需要使用研磨这一加工工艺的器件数量与日俱增，特别是在航空航天航海等领域中。研磨工艺作为一种以手工操作为主的独特加工工艺，可以实现加工的工件表面质量高，并且加工零件不论是从材料角度，还是加工型面角度，都灵活多变，适用范围极其广泛。

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作者简介：韩正，男，陕西榆林人，本科，助理工程师，研究方向为机电、机械设备。