研磨工艺对加工效率、表面粗糙度和尺寸精度的影响

研磨是磨粒加工的一种，和磨削不一样，研磨的特点是使用相互没有结合而呈游离状态的磨粒。磨粒放在磨研（使工具运动的部件）和工件之间，两者做相对滑动，磨粒做滚动运动和滑动运动，从工件表面一点点地切削。

工件和磨研最初都不是完全的形状，但是如图2.18.1所示那样不整齐的突起部分自动地被选择加以压力切削除去。图中的工具在这里叫作磨研。磨研法有湿式研磨和干式研磨两种。下面分别加以说明。

湿式研磨是将研磨剂（磨粒）和工作液（一般是油）混合涂在磨研与工件之间进行研磨的方法。磨粒在磨研与工件之间一边滚动一边切削工件。在研磨中，研磨剂和工作液的混合率、研磨压力、粒度、研磨时间、研磨速度等微妙地影响研磨的性能。与干式研磨相比，湿式研磨加工效率高，但加工面的表面粗糙度、精度稍差。

干式研磨几乎不用工作液。作业开始前把工作液中混有研磨剂，再擦进磨研里（此时，将混合物在两片磨研里夹住磨合），然后抹干使用。这样一来，磨粒呈埋在磨研里的状态，将此与工件组合进行研磨。因此，此时由于磨粒嵌在磨研里，通过摩擦即牵引运动进行切削。干式研磨比湿式研磨能得到更好的加工面和精度，因此干式研磨常作为精研来使用。

研磨压力p、加工效率Q都和加工面表面粗糙度R有关，它们之间的关系如图2.18.2所示。在效率达最大的压力p₂与加工面表面粗糙度达最好的压力p₁一致的情况下，虽然用这个压力来研磨即可，但一般p₁<p₂。加工面表面粗糙度被指定时，在满足此条件范围内，选择效率尽量高的研磨压力。

磨粒的直径d与加工效率Q和加工面表面粗糙度R两者有关。加工效率虽有最大值，但加工面表面粗糙度与磨研的直径d成比例而单调地恶化（图2.18.3）。如果指定的表面粗糙度为R₁，使用磨粒直径为d₀；表面粗糙度为R₂时当然用d₁的磨粒直径，加工效率和表面粗糙度应该同时提高才行。

图2.18.2 加工效率、加工面表面粗糙度和研磨压力之间的关系

图2.18.3 加工效率、加工面表面粗糙度与磨粒直径的关系

研磨时间t一长，磨粒一个接一个破坏而磨粒直径d则渐渐变小（图2.18.4），与此同时加工面表面粗糙度也就变好，但由于磨粒的磨损而导致加工效率恶化。图2.18.4中与加工效率Q有关有两条曲线表示，Q₁曲线在压力低于最优值时和时间t一起呈单调下降。另外，Q₂曲线在压力高于最优值时，研磨开始后由于压力太高而使研磨剂破碎变小，由此而使每颗磨粒的压力接近于最优值，加工效率暂时提高，继续研磨下去，Q₂曲线呈现单调下降。

图2.18.4 加工效率、加工面表面粗糙度和磨粒直径随时间的变化

研磨不仅可减小加工面表面粗糙度值，多数情况下还必须要求尺寸精度。这时，用研磨来除去的尺寸L和研磨时间t的关系变得重要起来。在图2.18.5a中，R₁和L₁时研磨时间长为t_L1。像图2.18.5b所示那样指定为R₂和L₂时，欲得到R₂，则工件研磨过量而尺寸过小，因此必须变更条件。应该寻找图2.18.5a所示那样的条件，参照图2.18.6所示的关系。(www.xing528.com)

图2.18.5 加工面表面粗糙度和余量除去尺寸随时间的变化

研磨速度v和加工面表面粗糙度R及加工余量尺寸L之间的关系如图2.18.6所示。研磨速度一高，除去尺寸虽可取大但加工面表面粗糙度恶化。因此，如前述图2.18.5b所示那样的场合，例如用研磨速度v₁加工时，速度下降至v₂，单位时间的除去量下降，同时加工面表面粗糙度值变小即可。这样做的结果，R和L的关系如图2.18.5b中虚线所示，达到R和L的目标值所需时间反转，只要有t′_L2的时间，则两者目标值都可实现。

进而做高精度加工，回忆一下第2篇第16章的系2。即从加工单位的原理出发进行高精度研磨加工，必须选择加工单位变小的条件。在这个意义上，采用干式研磨方式是重要的。进而磨研本身的精度不好当然加工单位也变大，因此从一开始就要保证磨研本身的高精度也是重要的。

这里，得到下面的系：

【系2】进行高精度研磨时，要用形状精度高的工具（磨研）和粒度细的磨粒进行干式研磨为好。

图2.18.6 加工面表面粗糙度、余量除去尺寸和研磨速度之间的关系

只用磨削，则加工面如图2.18.7a所示有许多突起，耐久性不好，运动性能（例如位置精度决定）也不好。这样的场合进行手工研磨（图2.18.7b）可得到更高品质的加工面。

图2.18.7 手工研磨的效果

a）磨削加工原样 b）在磨削加工面上进行手工研磨后