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1、 研磨是精密和超精密零件精加工的主要方法之一。研磨加工可使零件获得极高的尺寸精度、几何形状和位置精度以及最高的表面粗糙度等级以及提高的配合精度。零件的内、外圆表面、平面、圆锥面、斜面、螺纹面、齿轮的齿面及其它特殊形状的表面均可以采用此种方法进行加工。船舶主、副柴油机燃油系统中的三对精密偶件：柱塞套筒偶件、针阀针阀体偶件、出油阀出油阀座偶件的内、外圆表面、圆锥面、平面在制造时都需要采用研磨进行精加工。在针阀一针阀体配合锥面磨损和柴油机的进排气阀配合锥面磨损后均需采用研磨技术进行修复，使配合面恢复密封性能。下面仅以研磨技术在轮船工作中的应用加以说明；该技术是克服精密设备短缺，延长零件寿命，节省修理
2、费用和保证船舶正常航行的有效工艺，轮机人员应该掌握研磨技术。1 研磨技术概述1.1 研磨原理研磨是使零件与研磨工具在无强制的相对滑动或滚动的情况下，通过加入其间的研磨剂，进行微切削和研磨液的化学作用，在零件表面生成易被磨削的氧化膜，从而加速研磨过程。研磨加工是机械、化学联合作用完成的精密加工。1）零件与研磨工具的相对运动零件与研磨工具不受外力的强制引导，以免引起误差和缺陷；运动方向周期变换，以使研磨剂均匀分布在零件表面上并加工出纵横交叉的切削痕，以达到均匀切削。2）研磨压力在实际应用的压力范围内，研磨效率随压力增加而提高。研磨压力取决于零件材料、研磨工具材料和外界压力等因素，一般通过实验确定。
3、常用的压力范围为 0.05MPa0.3MPa ，粗研宜用 0.1MPa0.2MPa ，精研宜用 0.01MPa0.1MPa。研磨压力过大研磨剂磨粒被压碎，切削作用减小，表面划痕加深，研磨质量降低；过小则研磨效率大大降低。3）研磨速度研磨速度影响研磨效率；一定条件下，研磨速度增加将使研磨效率提高。研磨速度取决于零件加工精度、材质、重量、硬度、研磨面积等。一般研磨速度在 10mmin150mmin。速度过高，产生的热量较多，引起零件变形、表面加工痕迹明显等质量问题，所以精密零件研磨速度不应超过 30mmin。一般手工粗研往复次数为 30 次min60 次min ，精研为 20 次min40 次mi
4、n。4）研磨时间研磨开始阶段，因研磨剂磨粒锋利，微切削作用强，零件研磨表面的几何形状误差和粗糙度较快得以纠正。随着研磨时间延长，磨粒钝化，微切削作用下降，不仅加工精度不能提高，反而因热量增加质量下降。一般精研时间约为 lmin3min，超过 3min 研磨效果不大。所以，粗研时选用较粗的研磨剂、较高的压力和较低的速度进行研磨，以期较快地消除几何形状误差和切去较多的加工余量；精研时选用较细的研磨剂、较小的压力和粒快的速度进行研磨，以获得精确的形状、尺寸和最高的粗糙度等级。1.2 研磨膏：研磨膏是在研磨粉中加入油溶性或水溶性辅助材料制成的。研磨膏在使用时需用研磨液稀释。1）磨料：常用的磨料有金刚石
5、和以 Al2O3 为主要成分的各种刚玉、SiC 和 Cr2O3 等，其种类和用途都有所区别。磨料的粒度是指磨料颗粒的尺寸大小，粒度号是根据 1 英寸长度上有多少个孔的筛网而定,即通常所谓的目数。按磨粒的颗粒尺寸范围,粒度号分为磨粒、磨粉、微粉和超微粉四种。研磨加工仅使用粒度号为100 以上的磨料，称为研磨粉。研磨加工常用磨粒粒度号和所能达到的表面粗糙度是有所区别的。磨料的研磨性能与其粒度、硬度和强度有关。磨料的硬度是指磨料表面抵抗局部塑性变形的能力。研磨加工就是利用磨粒与零件材料的硬度差来实现的，所以磨粒硬度越高，切削能力越强，研磨性能越好；磨料的强度是磨粒承受外力不被压碎的能力。磨粒强度越高
6、，切削力越强，寿命越高，研磨性也越好。以金刚石的研磨能力为准，设为 1，其它磨料的研磨能力为：碳化硼 0.50 绿碳化硅 0.28， 棕刚玉 0.10黑碳化硅 0.26 白刚玉 0.122）研磨膏的种类：研磨膏分为油溶性和水溶性两大类。油溶性研磨膏使用时需用煤油或其它油类研磨液稀释。油溶性研磨膏可使加工表面获得最高粗糙度等级和精确尺寸；水溶性研磨膏使用时需用水、甘油等研磨液稀释，研磨后需用水、酒精等将零件洗涤干净。研磨膏用研磨液稀释后才能进行研磨加工。研磨液应具有一定的粘度和稀释能力才能粘吸磨料并使之均匀，具有较好的润滑和冷却能力。研磨膏是一种重要的表面光整加工材料，除船用外，广泛用于仪表、仪
7、器、光学玻璃镜头、量具、金相试片和精密零件的精研磨和抛光。常用的还有氧化铬、氧化铝、碳化硼、碳化硅、氧化铁等研磨膏。研磨分为粗研、半精研、精研三种。粗研可选用 W14W10 的研磨膏；半精研选用 W7W5 的研磨膏；精研和偶件互研时选用 W5 以下的研磨膏。1.3 研磨工具：研具分为手工研具和机械研具。1）按研具工作表面形状分为研磨平板、研磨尺、研磨盘、研磨棒、研磨套和研磨环等；2）按用途分为平面研磨工具，外圆、内孔、锥面、球面、螺纹、齿轮等研磨工具。零件外圆或内孔研磨时，分别用机床夹持零件或研磨棒，使之按一定转速回转，然后用手握住研磨套或零件，涂上研磨膏使磨粒随研磨具作往复和回转运动进行研磨
8、切削。配合件配合面磨损、腐蚀用研磨进行修复时则采用配合面上涂研磨膏使之相对运动相互研磨，即互研。研磨工具材料一般有：灰铸铁、低碳钢、铜、铝、木材和皮革等。2 船机零件的研磨修复柴油机的进、排气阀和燃油系统的精密偶件的配合面等可以研磨修复。2.1 平面研磨修复机械零件工作表面或其它配合面为平面的配合件，当平面发生磨损或腐蚀时，如果零件尺寸较小和研磨要求不太高，可以在精度高的研磨平板上手工研磨修复。研磨前，先将零件加工表面和平板清洗干净，将研磨剂均匀涂于零件待修表面上，并放于研磨板上；研磨时，用手按住零件，沿 8 字形轨迹运动，使磨痕交叉以提高表面粗糙度等级；研磨一段时间后，将零件转动一定角度再继
9、续研磨。研磨时根据腐蚀、磨损情况，即研磨量的大小确定研磨工序和选用研磨膏。当研磨量大，就需要先进行粗研、再精研。互研时只需加润滑油而不需研磨膏。2.2 锥面研磨修复喷油器针阀偶件的锥面配合面和进、排气阀的阀面磨损、腐蚀后，在船上条件下采用互研方法进行修复。针阀偶件锥面磨损后锥面上环形密封带（正常宽度为 0.3mm0.5mm）变宽或中断、模糊不清时，采用互研修复。一般选用极细的氧化铬研磨膏或润滑油进行手工互研。先在针阀锥面上放少量研磨膏，准确迅速插入到针阀体座面，严防研磨膏粘到内圆表面上以免破坏内孔精度。一手握针阀体，另一手拿针阀，适当施力使二者相对左右转动，相互研磨，直到针阀锥面上出现细窄光亮
10、环形密封带为止。研磨中，依针阀锥面磨损情况可先用研磨膏互研再用润滑油互研，或只用油直研。最后进行雾化试验以检验针阀密封性。2.3 圆柱面的研磨修复喷油泵柱塞偶件和喷油器针阀偶件的圆住配合面磨损后偶件密封性下降，使泵油压力和喷油压力下降。一般采用镀铬修复，镀后机械加工和最后研磨、互研，使之恢复偶件的配合间隙。修复后进行油泵、喷油器密封试验。成批光饰（研磨光饰机）是将被处理的零件与磨料、水和化学促进剂一起放在专用的容器里面进行表面加工的工艺方法。它用于除锈、除油，去毛刺，使锐角与棱角与棱边倒圆，降低表面粗糙度等。 成批光饰的特点是一次可以处理很多零件，效率高，质量稳定，成本较低，可用于很多形状的金
11、属零件或非金属零件的饿光饰加工。根据工艺方法的不同，成批光饰可分为普通滚光（研磨机）、振动光饰（振动研磨机）、旋转光饰（旋转式研磨机）、离心盘光饰（离心盘研磨机）、离心滚光（离心研磨机）等。应用较多。 除以上 5 种成批光饰工艺外，还有振动旋转滚光（螺旋振动研磨机）、往复式光饰（自动循环式螺旋振动研磨机）、化学加速离心滚光、电化学加速成批光饰等工艺方法，但目前应用较少。 1.1 磨削介质 成批光饰大都采用湿态抛光，使用的磨削介质由磨料、磨液和水组成。有时也采用干态抛光，此时的磨削介质只采用磨料。 1.1.1 磨料 （1）天然磨料 用的最多的天然磨料是金刚砂，它的硬度高，磨削能力强。其他天然磨料
12、有花岗岩、大理石和石灰石的颗粒，以及建筑用的河砂等。后几种因强度低，使用时容易破碎，寿命低，且容易产生堵塞，用的较少。（2）烧结磨料 常用的烧结磨料以氧化铝和碳化硅为主，其磨削能力比天然磨料强，可获得光饰质量很高的表面。 （3）预成形磨料 这类磨料有两种类型：一种是烧制的陶瓷磨料；另一种是用树脂黏结的磨料。这类磨料可制成圆形、方形、三角形、圆锥形、圆柱形等。每种形状的磨料都有大小不同的几种规格。 （4）钢质磨料 可使用硬质钢珠、铁钉头或型钢头做磨料，它们的强度高，使用时不宜破碎，光饰质量好。 （5）动植物磨料 常用的有玉米芯、胡桃壳、桃壳、锯末，碎毛毡和碎皮革。它们主要用于干法热滚磨，对已光饰
13、处理的零件进行最后的抛光干燥。有时也可与前面的磨料混合使用。 1.1.2 化学促进剂（磨液） 通常采用中性或弱碱性的清洗剂做磨液。湿态光饰时磨削介质中才加磨液。其作用如下：使零件和磨料更清洁；使零件和磨料表面润滑，防止磨料黏结成团；防止零件和磨料生锈。 1.1.3 磨削介质的选择 （1）磨料的选择 应根据被加工零件的基体材料及抛光要求来选择磨料的类型、形状和颗粒大小，通常还需要经过试验后的抛光（研磨）效果才能最后决定。 通常金属零件抛光时采用硬质磨料，塑料等软质零件抛光时采动植物和硬质磨料的混合物。对光饰质量要求高的表面进行抛光时，应使用形状比较圆滑的磨料。磨料的大小应比零件内孔的 1/3 还
14、小，但不能太小，以免孔被磨料堵塞。 为提高光饰效果和生产效率，应选择合适的磨料与零件的体积比。若比值过低，则表面光饰质量不好；若比值过高，则效率低，可根据被抛光零件的材质和形状来选择合适的磨料与零件的体积比。 当然，如果遇到比较难处理的情况，可适当加大磨料的比值，并经过试验选定磨料与零件体积比。 （2）磨液的选择 常用的化学促进剂（磨液）是肥皂、皂角粉、洗衣粉及表面活性清洗剂。应根据不同的基质材料选用相应的除油溶液。湿态光饰时磨削介质中才加化学促进剂，其作用主要是：使零件和磨料更清洁，并防止其生锈；使零件和磨料表面润滑，防止磨料黏结成团。钻石研磨抛光应注意以下几点： （1 ）这种抛光必须尽量在
15、较轻的压力下进行特别是抛光预硬钢件和用细研磨膏抛光时。在用#8000 研磨膏抛光时，常用载荷为 100200g/cm2，但要保持此载荷的精准度很难做到。为了更容易做到这一点，可以在木条上做一个薄且窄的手柄，比如加一铜片；或者在竹条上切去一部分而使其更加柔软。这样可以帮助控制抛光压力，以确保模具表面压力不会过高。 （2 ）当使用钻石研磨抛光时，不仅是工作表面要求洁净，工作者的双手也必须仔细清洁。 （3 ）每次抛光时间不应过长，时间越短，效果越好。如果抛光过程进行得过长将会造成“橘皮” 和“点蚀”。（4 ）为获得高质量的抛光效果，容易发热的抛光方法和工具都应避免。比如：抛光轮抛光，抛光轮产生的热量
16、会很容易造成“橘皮”。 （5 ）当抛光过程停止时，保证工件表面洁净和仔细去除所有研磨剂和润滑剂非常重要，随后应在表面喷淋一层模具防锈涂层。 由于机械抛光主要还是靠人工完成，所以抛光技术目前还是影响抛光质量的主要原因。除此之外，还与模具材料、抛光前的表面状况、热处理工艺等有关。优质的钢材是获得良好抛光质量的前提条件，如果钢材表面硬度不均或特性上有差异，往往会产生抛光困难。钢材中的各种夹杂物和气孔都不利于抛光。 3.1 不同硬度对抛光工艺的影响 硬度增高使研磨的困难增大，但抛光后的粗糙度减小。由于硬度的增高，要达到较低的粗糙度所需的抛光时间相应增长。同时硬度增高，抛光过度的可能性相应减少。 零件硬度与研磨性能和抛光性能的关系如图 2 所示。 3.2 工件表面状况对抛光工艺的影响 钢材在切削机械加工的破碎过程中，表层会因热量、内应力或其他因素而损坏，切削参数不当会影响抛光效果。电火花加工后的表面比普通机械加工或热处理后的表面更难研磨，因此电火花加
