摘要：雖然科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)普遍推廣，但是對于某些特殊行業(yè)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(shè)計(jì)，決定了研磨工藝方法在加工制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中仍然有著極為廣泛的應(yīng)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(gè)領(lǐng)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(zhì)量也是數(shù)字化精加工無法實(shí)現(xiàn)的，本文將從加工原理和優(yōu)勢，加工方法和應(yīng)用領(lǐng)域三方面對手工研磨工藝方法的應(yīng)用進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：手工研磨;加工工藝;應(yīng)用領(lǐng)域

0 ?引言

在生產(chǎn)力的高速發(fā)展的催化下，大中小企業(yè)蓬勃發(fā)展使得各種精密設(shè)備和工具在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)中生產(chǎn)或使用的頻率愈發(fā)頻繁，進(jìn)一步導(dǎo)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(shù)量也與日俱增，特別是在航空航天航海等領(lǐng)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(yīng)用更為普遍。但是部分零件因?yàn)樵O(shè)計(jì)上的復(fù)雜性和加工難度高等問題導(dǎo)致修理工作難以開展，在研磨機(jī)上無法操作加工，機(jī)器磨削無法滿足零件的設(shè)計(jì)和使用精度要求，對于這些零件均需要采用手工研磨進(jìn)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(yōu)點(diǎn)

1.1 加工原理

研磨工藝可以進(jìn)行零件的精密加工是因?yàn)樗鼘σ呀?jīng)進(jìn)行精加工的零件用研具和磨料進(jìn)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(jī)械研磨兩種。其中手工研磨是通過多級(jí)目數(shù)的精細(xì)磨料對已經(jīng)進(jìn)行精加工的工件表面進(jìn)行多次的磨削加工。第一步將較粗的磨料與豬油和煤油進(jìn)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(gè)過程進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行多級(jí)的研磨，最后直到達(dá)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(jìn)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(nèi)、外圓柱面及其他型面。

1.2 手工研磨優(yōu)點(diǎn)

手工研磨加工的優(yōu)點(diǎn)在于微細(xì)性、隨機(jī)性、針對性。它可對目標(biāo)工件進(jìn)行0.01～0.1μm的切削加工;由于工件與研具的接觸具有隨機(jī)性，這就導(dǎo)致在手工研磨過程中高點(diǎn)相互進(jìn)行修整，整體的誤差隨著研磨次數(shù)的加大誤差在逐步減小，加工精度高;手工研磨可隨時(shí)檢測工件精度和表面粗糙度，有針對性的對研磨位置進(jìn)行調(diào)整，把控掌握研磨時(shí)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(shè)備的配置上，要求的設(shè)備簡單，但是可以得到精度要求高的零件。從零件產(chǎn)品的加工質(zhì)量上，產(chǎn)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(diào)整和加工，研磨工藝無法實(shí)現(xiàn)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(zhì)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(dú)特加工工藝，優(yōu)勢在于加工的工件表面質(zhì)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(shù)

手工研磨包括以下參數(shù)：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(jī)床的加工精度，測量技術(shù)的精確度，工件的材料，形狀，尺寸，工件設(shè)計(jì)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(qiáng);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(jù)研磨工件的材料性質(zhì)來決定。其中白玉剛和綠碳化硅在精研時(shí)使用，棕剛玉、白剛玉和黑碳化硅在粗研時(shí)使用;研磨液是在研磨粉的基礎(chǔ)上，根據(jù)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(jī)油、動(dòng)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(huì)脫落同時(shí)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(chǔ)上，根據(jù)手工研磨的需要加入一些添加劑調(diào)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(jìn)行手工研磨時(shí)，首先將研磨劑，也就是較粗的磨料與豬油和煤油進(jìn)行混合后的混合物涂在研具上，然后手持工件進(jìn)行研磨，運(yùn)動(dòng)軌跡通常呈現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或“8”字形運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)間的研磨加工后，為防止工件發(fā)生傾斜影響加工質(zhì)量和加工精度，將工件調(diào)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)等待研磨，也可進(jìn)行手工研磨加工出符合設(shè)計(jì)要求和加工精度的微小結(jié)構(gòu)表面。

在進(jìn)行手工研磨時(shí)，對研具、研磨的運(yùn)動(dòng)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(gè)位置都均勻磨削。研磨時(shí)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)、螺旋形、“8”字形和仿“8”字形等，雖然運(yùn)動(dòng)軌跡不同，但是都有共同特點(diǎn)，即為被加工表面與研具面之間的運(yùn)動(dòng)必須是密合的平面運(yùn)動(dòng)。直線研磨運(yùn)動(dòng)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(tái)階的狹長平面時(shí)使用比較頻繁。直線擺動(dòng)研磨，也就是運(yùn)動(dòng)軌跡呈現(xiàn)左右擺動(dòng)往復(fù)移動(dòng)，在研磨加工對平面度要求較高的角尺側(cè)面及圓弧測量面使用比較頻繁。螺旋形研磨運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yīng)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(jìn)行研磨;②直尺用于直尺，驗(yàn)規(guī)，刀具外圓面等類型的研磨;③對于外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件，如果零件存在孔需要手工研磨時(shí)會(huì)使用鉗工臺(tái)或虎鉗對零件進(jìn)行固定卡住，然后開始進(jìn)行研磨。

其次，當(dāng)研磨工具與研磨工件兩者中有一個(gè)是使用機(jī)器驅(qū)動(dòng)的，例如兩者中被研磨工件旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)，包括有對內(nèi)孔、螺紋、錐孔等結(jié)構(gòu)進(jìn)行研磨。

3 ?手工研磨應(yīng)用范圍

手工研磨工藝的應(yīng)用目前深入到影響國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)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(gè)領(lǐng)域中仍是無法被替代的一種加工工藝。也就意味著應(yīng)用到精密器件的行業(yè)都需要手工研磨進(jìn)行加工，因?yàn)樵O(shè)計(jì)上的復(fù)雜性和加工難度高等問題導(dǎo)致修理工作難以開展，在研磨機(jī)上無法操作加工，機(jī)器磨削無法滿足零件的設(shè)計(jì)和使用精度要求，對于這些零件均需要采用手工研磨進(jìn)行加工。

在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用到的各種油壓設(shè)備上的油泵體和柱塞，葉片和轉(zhuǎn)子，缸和活塞，各種閥體都要用到手工研磨;風(fēng)動(dòng)工具上的各種閥和閥體也要經(jīng)過手工研磨加工以及在柴油機(jī)的噴油系統(tǒng)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(dòng)軸承的構(gòu)件，量具和刀具中的塊規(guī)，卡尺等，由于高的尺寸準(zhǔn)確度要求和形狀準(zhǔn)確度要求以及低的表面粗糙度設(shè)計(jì)都需要手工研磨來實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)的零件由于間隙的配合嚴(yán)格并且要求長期保持不變導(dǎo)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(shí)現(xiàn)。對這些需要獲得精度高，機(jī)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(shí)現(xiàn)。

以發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸為例，當(dāng)曲軸發(fā)生變形時(shí)，采用手工研磨修復(fù)可以滿足使用和修復(fù)要求的。用手工研磨法修理的曲軸表面質(zhì)量好，并且軸頸的幾何形狀及尺寸準(zhǔn)確，符合要求，表面光潔度高，修理費(fèi)用低，操作流程簡單方便易于實(shí)現(xiàn)，如果在現(xiàn)場修理環(huán)境較差時(shí)值得推廣。電站安全閥影響電站的安全保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)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(zhì)量要求高，研磨時(shí)間長。

4 ?結(jié)語

對于某些特殊行業(yè)和用途的零部件，高尺寸精度要求和低表面粗糙度的設(shè)計(jì)，決定了研磨工藝方法在加工制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用廣泛性和不可替代性。手工研磨加工精度和質(zhì)量也是數(shù)字化精加工無法實(shí)現(xiàn)的。在生產(chǎn)力的高速發(fā)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(shù)量與日俱增，特別是在航空航天航海等領(lǐng)域中。研磨工藝作為一種以手工操作為主的獨(dú)特加工工藝，可以實(shí)現(xiàn)加工的工件表面質(zhì)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?yàn)闄C(jī)電、機(jī)械設(shè)備。