研磨与抛光技术报告书分析.doc

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1、可以插入相关图标表面工程学课题报告书课题名称： 研磨与抛光技术 班 级： 姓 名： 学 号： 目 录第一部分 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 抛光的概念31.2.1 抛光技术31.2.2 抛光工序4第二部分 研磨分析42.1 研磨技术42.1.1 研磨的目的42.1.2 常见研磨产品的分类52.2 研磨产品细化解析62.2.1 涂附类研磨产品的结构62.2.2 涂附研磨产品四大要素(7542)62.2.3 研磨产品的粒度72.3 砂纸在研磨中的应用82.3.1 砂纸的选用82.3.2 砂纸的对比分析92.4 研磨分类1

2、12.5 研磨方法122.5.1 研磨外圆122.5.2 研磨内圆122.5.3 研磨平面122.6 工艺特点及应用122.7 研磨机的介绍13第三部分 抛光分析143.1 “3M”抛光系统143.2 抛光原料143.3 尼龙抛光轮的应用153.4 纳米磁性液体163.5 研磨抛光机163.6 抛光的类别173.6.1 化学抛光173.6.2 工艺流程17第四部分 结束语184.1 研磨的机理184.2 抛光的机理18第一部分 概述1.1 研磨的概念研磨是使用研具和研磨剂从工件表面上去除一层极薄的金属，使工件达到精确的尺寸、准确的几何形状和很小的表面粗糙度。这种加工方法称为研磨。1.1.1 研

3、磨的基本原理研磨是一种微量的金属切削运动，它的基本原理包含着物理和化学的综合作用。一、物理作用：即磨料对工件的切削作用。研磨时，要求研具的材料比工件的材料软。当受到一定压力后，研磨剂中的微小颗粒(磨料)被压嵌在研具的表面，成为无数个刀刃，由于研具和工件的相对运动，使磨料对工件产生微量的切削与挤压，工件表面被均匀地削去一层极薄的金属，借助于研具的精确型面，从而使工件逐渐得到准确的尺寸精度及表面粗糙度。二、化学作用：当采用氧化铬、硬脂酸或其他化学研磨剂对工件进行研磨时，与空气接触的金属表面很快形成一种氧化膜，而且氧化膜又很容易被研磨掉，这就是研磨的化学作用。在研磨过程中，氧化膜迅速形成(化学作用)

4、，又不断地被磨掉(物理作用)，经过这样多次反复，工件表面就很快地达到预定要求。由此可见，研磨加工实际体现了物理和化学的综合作用。如图1-1与图1-2所示。图 1-2图 1-11.1.2 研磨的作用一、减少表面粗糙度 与其他加工方法相比，经过研磨加工后的表面粗糙度较小，一般情况表面粗糙度为及Ra0.80.05，最小可达到Ra0.006。如表1-1所示。加工方法加工情况表面放大的情况表面粗糙度Ra/m车1.680磨0.45压光0.12.5珩磨0.11.0研磨0.050.2表 1-1二、能达到精确的尺寸通过研磨后的工件，尺寸精度可以达到0.001mm0.005mm。 三、提高零件几何形状的准确性 工

5、件在一般机械加工方法中产生的形状误差，可以通过研磨的方法来校正。四、延长工件使用寿命由于经过研磨后的工件，表面粗糙度很小，形状准确，所以工件的耐蚀性、抗腐蚀能力和抗疲劳强度也相应得到提高，从而延长了零件的使用寿命。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属层不超过0.002mm，所以研磨余量不能太大。否则会使研磨时间增加并且研磨工具的使用寿命也要缩短。通常研磨余量在0.005mm0.03mm范围内比较适宜。有时研磨余量就留在工件的公差以内。1.2 抛光的概念抛光是利用柔性抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。抛光不能提高工件的尺寸精度或几何形状精度，

6、而是以得到光滑表面或镜面光泽为目的，有时也用以消除光泽（消光）。1.2.1 抛光技术抛光通常以抛光轮作为抛光工具。抛光轮一般用多层帆布、毛毡或皮革叠制而成，两侧用金属圆板夹紧，其轮缘涂敷由微粉磨料和油脂等均匀混合而成的抛光剂。抛光轮采用材质匀细经脱脂处理的木材或特制的细毛毡制成，其运动轨迹为均匀稠密的网状，抛光后的表面粗糙度不大于Ra0.01微米，在放大40倍的显微镜下观察不到任何表面缺陷。抛光时，高速旋转的抛光轮（圆周速度在20米秒以上）压向工件，使磨料对工件表面产生滚压和微量切削，从而获得光亮的加工表面，表面粗糙度一般可达Ra0.630.01微米，当采用非油脂性的消光抛光剂时，可对光亮表面

7、消光以改善外观。大批量生产轴承钢球时，常采用滚筒抛光的方法。粗抛时将大量钢球、石灰和磨料放在倾斜的罐状滚筒中，滚筒转动时，使钢球与磨料等在筒内随机地滚动碰撞以达到去除表面凸锋而减小表面粗糙度的目的，可去除0.01毫米左右的余量。精抛时在木桶中装入钢球和毛皮碎块，连续转动数小时可得到耀眼光亮的表面。精密线纹尺的抛光是将加工表面浸在抛光液中进行的，抛光液由粒度为W5W0.5的氧化铬微粉和乳化液混合而成。1.2.2 抛光工序抛光工序包括：刮平磨削、粗磨、中磨、细磨、抛光、磨边和倒边角等工序。所用磨具和磨料：以上各工序除刮平磨削使用金刚石外，其余均采用各种细度的碳化硅粉。抛光时需要在工作面冲水冷却，以

8、带走工作面产生的大量热量，防止制品爆裂。抛光后还需进行烘干，表面涂蜡或其他涂料，以增强其抗污能力，提高制品的光泽度。目前抛光工艺主要用于陶瓷砖的精加工，并已开发出全自动的抛光机。第二部分 研磨分析2.1 研磨技术2.1.1 研磨的目的图 2-1如图2-1所示，是磨粒的切削过程，在切削过程中，我们可以看到将其分为了三个部分，分别是滑擦阶段、耕犁阶段和切削阶段。而这三个阶段却也是反映出了研磨的一个过程。从而，我们可以得知，不论以何种产品形式或使用方式，研磨的目的可归纳为这两点：去除多余的材料；获得特定要求的表面。2.1.2 常见研磨产品的分类研磨产品也是分为多种种类的，现分别以固结磨具、涂附磨具、

9、无纺布（尼龙）磨具三类作为例子，具体如表2-1所示。常见研磨产品的分类固结磨具涂附磨具无纺布（尼龙）磨具固结磨具是用磨料(磨削材料)与结合 剂制成的具有一定形状和一定磨削能力的工具。涂附磨具是指粘结剂把磨料粘附在可 挠曲基材上的磨具,又称柔性磨具。无纺布磨具是指粘接剂把磨料粘附 在无纺布基材上的磨具。刚性较好，容易控制加工尺寸， 大剂量去除余量。比固结磨具轻便，平整、一致性好。无纺布比较有弹性，可以对工件进 行抛光清洁研磨。比如：砂轮、固结砂碟、油石、切割片比如：砂纸、砂带、百页盘、千叶轮、 钢纸砂碟比如：百洁布、尼龙百洁布砂碟表 2-1 2.2 研磨产品细化解析2.2.1 涂附类研磨产品的结

10、构超涂层面胶底胶图 2-2如上图2-2所示，从图中，我们可以清晰的了解到该类别的磨具主要是由三部分组成，分别是由矿砂，背基和粘结剂这三种基本元素构成。2.2.2 涂附研磨产品四大要素(7542)涂附研磨产品的四大要素，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 矿砂金刚砂石榴石(Garnet)氧化铝(A/O)碳化硅(SiC)锆刚玉(Zirconia)陶瓷刚玉(Ceramic A/O)钻石(Diamond)4 胶粘方式面胶 +底胶动物胶+动物胶树脂胶+动物胶树脂胶+树脂胶防水胶5 背基纸 paper布 cloth薄膜 film钢纸 fiber

11、混合表 2-2表 2-3表 2-4表 2-52.2.3 研磨产品的粒度图 2-3如图2-3所示，我们可以通过筛网的数目得到矿砂的粗细，例如：通过#80筛得到的矿砂为#80砂，通过#100筛得到的矿砂为#100砂。所以，根据筛网的大小，我们可以得到以下结论：目数是根据筛选矿砂的筛网上每平方英寸的筛孔数量来标定。在单位面积里，筛孔越多，孔就越小，筛出的矿砂就越细。图2-4粗细再举例#400的矿砂，如下图2-4所示。根据图2-4，我们可以得到以下结论： 矿砂粒径分布范围越 广，表明该粒度的矿 砂粒径对平均尺寸的 偏离就越大，即当中 粗砂和细矿砂的所占 比例就多； 矿砂粒径分布范围越 窄，表明该粒度的

12、矿 砂粒径对平均尺寸的 偏离小，即当中粗和细的矿砂所占比例就少。2.3 砂纸在研磨中的应用就算最终表面处理方式采用的不是研磨，比如喷砂、电镀，在最终处理之前也需要将表面打磨到一定的精细程度。其中，砂纸打磨是金属素材打磨最常见的应用之一。影 响使用方式打磨质量打磨效率使用寿命因 素基本结构矿砂分布背基强度粘结剂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 砂纸的选用表 2-7图 2-5表 2-6根据表2-6与表2-7，以及图2-5所示，我们对下面两款A与B砂纸作一个对比。如图2-6所示。AB图 2-6品牌AB矿砂氧化铝氧化铝胶动物胶加树脂胶树脂胶背基纸纸背基重量级别CC防堵涂层有有粘

13、接方式搭扣搭扣砂纸类型干磨干磨砂纸粒度P800P8002.3.2 砂纸的对比分析表 2-8如表2-8所示，根据表所示的内容，我们可以发现，各种类别的对比，A与B砂纸只有胶是不同的，其余材质都是相同的对比试验。图 2-7图 2-8AB如图2-7与图2-8所示，是在100倍的显微镜下的砂纸基本结构的比较，根据这两个图，我们可以得到以下结论： A的植砂均匀，砂粒一致。 B的砂粒大小不一，尺寸变动范围大。 B的白色条纹上没有砂。抗撕裂强度图 2-9搭扣的粘合力图 2-10图2-9与图2-10是背基抗撕裂强度的比较，从图中的对比可以得以下结论： A的抗撕裂强度比B高 A的搭扣粘合力比B高（约3倍）从以上

14、的实验我们可以得知，不同种类的胶，可以决定不同砂纸之间的粗细之分，况且在我们的生活中，砂纸也是用的比较普遍的一种打磨方法，在机械行业也是用的比较普遍的，比如在普车中，砂纸也被应用在很多轴类零件的加工。2.4 研磨分类研磨方法一般可分为湿研、干研和半干研3类。湿研:又称敷砂研磨，把液态研磨剂连续加注或涂敷在研磨表面，磨料在工件与研具间不断滑动和滚动，形成切削运动。湿研一般用于粗研磨，所用微粉磨料粒度粗于W7。干研:又称嵌砂研磨，把磨料均匀在压嵌在研具表面层中，研磨时只须在研具表面涂以少量的硬脂酸混合脂等辅助材料。干研常用于精研磨，所用微粉磨料粒度细于W7. 要正确处理好研磨的运动轨迹是提高研磨质

15、量的重要条件。在平面研磨中，一般要求:工件相对研具的运动，要尽量保证工件上各点的研磨行程长度相近;工件运动轨迹均匀地遍及整个研具表面，以利于研具均匀磨损;运动轨迹的曲率变化要小，以保证工件运动平稳;工件上任一点的运动轨迹尽量避免过早出现周期性重复。图为常用的平面研磨运动轨迹。为了减少切削热，研磨一般在低压低速条件下进行。粗研的压力不超过0.3兆帕，精研压力一般采用0.030.05兆帕。粗研速度一般为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，同时又是研磨剂的载体，硬度应低于工件的硬度，又有一定的耐磨性，常用灰铸铁制成。湿研研具的金相组织以铁素体为主;干研研具则以

16、均匀细小的珠光体为基体。研磨M5以下的螺纹和形状复杂的小型工件时，常用软钢研具。研磨小孔和软金属材料时，大多采用黄铜、紫铜研具。研具应有足够的刚度，其工作表面要有较高的几何精度。研具在研磨过程中也受到切削和磨损，如操作得当，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:类似湿研，所用研磨剂是糊状研磨膏。研磨既可用手工操作，也可在研磨机上进行。工件在研磨前须先用其他加工方法获得较高的预加工精度，所留研磨余量一般为530微米。2.5 研磨方法2.5.1 研磨外圆说明: 研磨外圆一般在精磨或精车基础上进行。手工研磨外圆可在车床上进行，工件和研具之间涂上研磨剂，工件由车床主轴带动

17、旋转，研具用手扶持作轴向往复移动。 机械研磨外圆在研磨机上进行，一般用于研磨滚珠类零件的外圆。2.5.2 研磨内圆说明:研磨内圆需在精磨、精铰或精镗之后进行，一般为手工研磨。研具为开口锥套，套在锥度心轴上研磨剂涂于工件与研具之间，手扶工件作轴向往复移动。研磨一定时间后，向锥度心轴大端方向调整锥套，使之直径胀大，以保持对工件孔壁的压力。2.5.3 研磨平面说明:研磨平面一般在精磨之后进行。手工研磨平面时，研磨剂涂在研磨平板(研具)上，手持工件作直线往复运动或8字形运动。研磨一定时间后，将工件调转90180，以防工件倾斜。对于工件上局部待研的小平面、方孔、窄缝等表面，也可手持研具进行研磨。批量较大

18、的简单零件上的平面亦可在平面研磨机上研磨。2.6 工艺特点及应用 设备简单，精度要求不高。 加工质量可靠。可获得很高的精度和很低的Ra值。但一般不能提高加工面与其他表面之间的位置精度。 可加工各种钢、淬硬钢、铸铁、铜铝及其合金、硬质合金、陶瓷、玻璃及某些塑料制品等。 研磨广泛用于单件小批生产中加工各种高精度型面，并可用于大批大量生产中。传统的手摇平面磨穿主要由磨轮主轴、基座、X轴工作台面、Y轴工作台面、Z轴立座，以及轮滑系统和电气装置组成。半自动磨床还有液压系统及冷却系统。JL-618手摇平面磨床基本参数砂轮主轴最高转数：3600r/min适用砂轮最大的外径：205mm适用砂轮最小外径：100

19、mm砂轮轴中心至工作台面最大距离：400mm最大加工范围（长x宽x高）：465x200x310mm图 2-112.7 研磨机的介绍第三部分 抛光分析3.1 “3M”抛光系统图 3-1图3-1是3M的抛光系统，它的组成由打磨机，抛光机，金字塔砂碟，抛 光片，抛光腊组成。3.2 抛光原料根据漆面或材料表面缺陷的不同程度，可以选择不同抛光片和抛光腊的组合 来处理，从而起到去除砂痕、划痕，抛光，上光的作用。如图3-2与图3-3所示。图 3-2图 3-3图 3-43.3 尼龙抛光轮的应用图 3-5应用：去毛刺，修边预抛光或抛光拉丝尼龙轮也常被用于金属五金件的去毛刺，修边、抛光或拉丝。可以根据工件的情况和

20、加工要求，选择不同的粒度，不同的软硬程度，和不同的表面效果的尼龙轮。如图3-4与图3-5所示。3.4 纳米磁性液体聚-烯烃基纳米磁性液体： 磁性液体（简称磁液）是一种重要的新型功能纳米材料，是由纳米级（10纳米以下）的强磁性微粒高度弥散于某种液体之中所形成的稳定的胶体体系，如图3-6所示.图 3-63.5 研磨抛光机该磁性液体研磨抛光机，包括抛光槽、搅拌器、方波发生器和放大器，抛光槽内放有混有非磁性磨料及防锈剂的磁性液体，外绕有锥形线圈；方波发生器通过放大器在锥形线圈两端施加方波脉冲电压，使锥型线圈产生交变梯度磁场。通过施加交变高频梯度磁场产生超声振动使工件表面与由磨料形成的研磨层发生相对运动

21、，就可以实现对复杂形面工件的精密光整加工，并且加工过程具有自动化的特点。如图3-7所示。图 3-73.6 抛光的类别3.6.1 化学抛光化学抛光是金属表面通过有规则溶解达到光亮平滑。在化学抛抛光材料，抛光蜡光过程中，钢铁零件表面不断形成钝化氧化膜和氧化膜不断溶解，且前者要强于后者。由于零件表面微观的不一致性，表面微观凸起部位优先溶解，且溶解速率大于凹下部位的溶解速率;而且膜的溶解和膜的形成始终同时进行，只是其速率有差异，结果使钢铁零件表面粗糙度得以整平，从而获得平滑光亮的表面。抛光可以填充表面毛孔、划痕以及其它表面缺陷，从而提高疲劳阻力、腐蚀阻力。电化学抛光原理电化学抛光也称电解抛光。电解抛光

22、是以被抛工件为阳极，不溶性金属为阴极，两极同时浸入到电解槽中，通以直流电而产生有选择性的阳极溶解，从而使工件表面光亮度增大，达到镜面效果。3.6.2 工艺流程化学(或电化学)除油热水洗流动水洗除锈(10%硫酸)流动水洗化学抛光流动水洗中和流动水洗转入下道表面处理工序工作环境:传统抛光工艺工作环境恶劣，抛光过程中产生沙粒，铁屑，粉尘等，严重污染环境。加工效率:人工抛光;豪克能工艺属于以车代磨，线速度可达50-80 m/min,进给量可达0.2-0.5mm/r,相当于半精车的效率。铺料消耗:抛光需要消耗抛光轮、磨料、砂带等辅料;适应性:抛光可以加工平面等简单的型面，对于曲面无法加工。如果加工R弧，曲面等复杂型面，可采用豪克能抛光工艺。化学抛光后处理钢铁零件化学抛光，可以作为防护装饰性电镀的前处理工序，也可以作为化学成膜如磷化发兰的前处理工序。如不进行电镀或化学成膜，而直接应用，可喷涂氨基清漆或丙烯酸清漆，烘干后有较好的防护装饰效果。若喷漆前浸防锈钝化水剂溶液，抗蚀防护性将会进一步提高。第四部分 结束语4.1 研磨的机理4.2 抛光的机理