项目七刮研平板.docx

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项目七刮研平板

项目七刮研平板

一、教学目标

1、了解刮削的原理和特点。

2、了解研磨的工具和研磨余量。

3、熟悉刮削的应用和余量。

4、掌握刮削、研磨的工具及使用方法。

二、课时分配

三、教学重点

通过项目的学习，让同学们了解到刮削的原理和特点，研磨的工具和研磨余量。

熟悉刮削的应用和余量，掌握刮削、研磨的工具及使用方法。

熟悉研磨工艺，它的余量和运动轨迹，了解研磨的上料和种类。

四、教学难点

1、了解研磨的上料和种类。

2、掌握刮削、研磨的工具及使用方法。

3、熟悉研磨工艺，它的余量和运动轨迹。

五、教学内容

一、项目概述

平板是钳工常用的基准工具，要求有较高的平面度且美观；接触表面有相对运动时，要求增加接触面积，改善润滑状况，这些往往是其他机械加工方法无法达到的。

刮削和研磨可以使工件表面达到精确的尺寸、准确的几何形状和很小的表面粗糙度值，标准平板磨损后，可采用刮削和研磨使其恢复精度

二、相关知识

（一）、刮削

1、刮削概述

用刮刀从工件表面上刮去一层很薄金属的操作，称为刮削。

刮削后，工件表面的精度较

高，表面粗糙度Ra为0.4~0.8卩m。

（1）刮削原理

刮削时，在工件或校准工具上涂上一层显示剂，互相研合，使工件表面上的高点、次高

点显示出来。

然后，用刮刀刮掉较高部分的金属层，经过反复推研、显点、刮削，从而使工件表面获得较高的几何形状精度和表面接触精度。

（2）刮削的特点和应用

刮削具有切削量小，切削力小，产生的切削热少，切削变形小等特点。

刮削后的工件表面，能获得很高的尺寸精度、形位精度、接触精度、传动精度和很小的表面粗糙度值。

同时,

刮削后的工件表面还能形成比较均匀的微浅凹坑，创造了良好的存油条件，有利于润滑和减

小摩擦。

另外，在刮削过程中，工件表面多次受到刮刀的推挤和压光作用，使工件表面的组

织变得紧密，并产生表面加工硬化，从而提高了工件表面的硬度和耐磨性，减小了表面粗糙

度。

因此，一般机械加工难以达到的场合，如机床导轨面、转动轴颈和轴承接触面等，常采用刮削的方法。

但刮削工作的劳动强度大，生产效率低，目前，在机器制造、修理过程中，大都采用了以磨代刮的工艺方法。

（3）刮削余量

刮削余量的确定应以能消除前道工序所残留的几何形状误差和切削痕迹为准，一般为0.05〜0.4mm具体数值见下表或依据经验来确定。

在确定刮削余量时，工件面积大时，余量大一些；刮削前加工误差大时，余量大一些；工件刚性差易变形时，余量大一些。

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2、刮削工具

刮削的工具有刮刀、校准工具和显示剂。

（1）刮刀

刮刀是刮削的主要工具，常用碳素工具钢（如T8、T10、T12、T12A）或弹性好的滚动轴承钢（如GCr15）制成，并经热处理淬硬，刃口部分硬度达到HRC60以上。

根据刮削表面的形状，刮刀分为平面刮刀和曲面刮刀两类。

1）平面刮刀

平面刮刀主要用来刮削平面，如平板、工作台等，也可用来刮削外曲面和刮花。

如下图所示，按照形状，常用的平面刮刀有直头刮刀和弯头刮刀两种，直头刮刀又分为手刮刀和挺

刮刀。

手刮刀用于手刮法，挺刮刀用于挺刮法，具有一定的弹性，刮削量较大，效率较高，能刮出较高质量的表面。

弯头刮刀刀杆弹力好，头部较小，刮削刀痕光洁，常用于精刮或刮

花。

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头割力

平面刮刀按照所加工表面精度的不同，又可分为粗刮刀、细刮刀和精刮刀三种，各种刮刀头部形状和角度如下图。

曲面刮刀主要用来刮削内曲面，如滑动轴承的轴瓦等。

如下图，常用的曲面刮刀有三角刮刀、柳叶刮刀和蛇头刮刀三种。

三角刮刀用于刮削各种曲面，柳叶刮刀用于精刮加工余量不多的各种曲面，蛇头刮刀用于精刮各种曲面。

（2）校准工具

校准工具是推磨、研点和检查刮削面准确性的工具，也称研具。

常用的校准工具有校准

平板、校准平尺以及根据被刮面形状设计制造的专用校准型板等。

1）校准平板

校准平板用来检验较宽的刮削平面。

如下图，校准平板一般是由组织均匀而细密、耐磨性较好、变形较小的铸铁制成，经过精刨、粗刮和精刮后达到很高的表面质量。

2）校准平尺

校准平尺用来检验狭长的刮削平面。

如下图，常用的校准平尺有桥形平尺、工字形平尺

和角度平尺。

桥形平尺主要用来检验较长导轨的直线度。

工字形平尺分为单面和双面两种，单面工字形平尺用来检验较短导轨的直线度；双面工字形平尺用来检验导轨的相互位置精度。

角度平尺用来检验两个刮削面成角度的组合平面，如燕尾导轨的角度面等。

（3）显示剂

为了准确地显示工件表面的误差位置和大小，刮削前，应在工件表面或校准工具的表面

上涂上一层有颜色的涂料，即显示剂。

常用的显示剂有红丹粉和蓝油两种。

1）红丹粉

红丹粉由氧化铅（称为铅丹，呈橘红色）或氧化铁（称为铁丹，呈红褐色）用润滑油调和而成，颗粒较细，常用于钢件、铸铁件的显点，价格低廉，应用广泛。

2）蓝油

蓝油由普鲁士蓝粉和蓖麻油以及适量的润滑油调和而成，呈深蓝色，研点小而清楚，常

用于精密工件和铜、铝等有色金属工件的显点。

3、平面刮刀的刃磨和热处理

平面刮刀的刃磨需要经过粗磨、热处理、细磨和精磨四个过程。

（1）粗磨

刮刀的粗磨在砂轮上进行。

在（a）中，刮刀与砂轮端面成15°~20。

夹角，磨去刮刀

平面上的氧化皮；将刮刀平面贴在砂轮侧面，前后往复移动，磨平平面，注意控制刮刀的厚

度在1.5~4mm之间和保证两平面的平行度，用目测在全长上看不出明显的薄厚差异。

在（b）

中，将刮刀顶端放在砂轮的外缘上平稳地左右移动，刃磨刮刀顶端平面，保证顶端平面和刮

刀刀身中心线垂直。

（2）热处理

然后取出，迅速放入冷水中冷却（浸入深度约8mm〜16mm）°刮刀应在水中缓慢移动和间

断少许上下移动，以免淬硬与不淬硬的界线处发生断裂。

当露出水面部分颜色呈黑色，即可

将刮刀全部浸入水中冷却，直至常温取出。

热处理后的刮刀硬度可达60HRC

（3）细磨

刮刀刃部淬火后，一般还需要在细砂轮上细磨，使刮刀头部形状和几何角度达到要求。

此时，必须边磨边蘸水冷却，以免发生退火。

（4）精磨

在（a）、（b）中，精磨刮刀平面时，首先在油石上加注润滑油，使刀身平贴在油石上，

按照图示箭头方向移动刮刀，直至刮刀平面平整光洁，无砂轮磨痕为止。

在（c）中，刃磨顶

端平面时，用右手握住刀身前端，左手握住刀柄，使刮刀刀身中心线与油石平面基本垂直，略向前倾斜。

刃磨时，右手握紧刮刀用力向前推进，左手扶正，刮刀在油石上往复移动，距

离约为75mm拉回时，刀身可略提起一些，以免磨损刀刃。

初学者可采用图（d）所示的刃

磨方法，两手紧握刮刀，向后拉时刃磨刀刃；前移时，提起刮刀，但此法刃磨速度较慢。

4平面的刮削

（1）平面刮削的方法

常用的平面刮削方法有挺刮法和手刮法两种。

1）挺刮法

挺刮法如下图，将刮刀柄顶在小腹右下侧肌肉处，双手握住刀身，左手距刀刃约80mm

左右，右手在后。

刮削时，刀刃对准研点，左手下压，右手引导刮刀前进的方向，禾U用腿部和臀部的力量将刮刀向前推进，推进到所需距离后，用双手立即将刮刀提起，完成一个挺刮

的动作。

这种刮削方法用力大，每刀刮削量大，适用于大余量的刮削，其缺点是身体容易疲

劳。

2）手刮法

50mm

手刮法如下图所示，右手紧握刀柄，左手四指向下弯曲握住刀身，距刀刃处约

左右，刮刀与刮削面成25°〜30。

角。

左脚向前跨一步，身体略向前倾，以增加左手的压力，同时也便于看清刮刀前面的研点情况。

刮削时，利用右臂和上身摆动向前推动刮刀，左手下压，同时引导刮刀方向；随着研点被刮削的同时，左手以刮刀的反弹作用迅速提起刀头，刀头提起高度约为5〜10mm,完成一个手刮动作。

这种刮削方法动作灵活，适应性强，对刮刀长度要求不太严格，适用于各种位置的刮削。

其缺点是手容易疲劳，在刮削大面积工件时不宜使用。

（2）平面刮削的步骤

平面刮削可分为粗刮、细刮、精刮和刮花四个步骤进行。

1）粗刮

当工件的加工表面留有较深的刀痕、严重的锈蚀或刮削加工余量较大（在0.05mm以上）

时，需要进行粗刮。

粗刮使用长柄刮刀，采取连续推铲的方法，加大压力，刀迹连成片。

刀

迹宽度为8〜16mm,刮刀行程为30〜60mm。

每粗刮一遍后，刮刀应调换45°角，交叉进

行。

粗刮过程中应注意整个刮削面上要均匀地刮削，避免出现中间低边缘高的现象。

反复研

点、刮削几遍后，当每25mmx25mm内有2〜3个研点时，粗刮阶段完成。

2）细刮

为了刮去工件表面上稀疏的大块研点，进一步改善不平现象，需要进行细刮。

细刮采用

短刮法，刀口略带圆弧，刀痕宽而短，刀迹宽度为6〜12mm刮刀行程为10〜25mm刮削

第一遍时，刀痕的方向应一致。

再刮第二遍时，要交叉45°角进行。

为了加快刮削速度，

把研磨出的高点连同周围部分都刮去一层后，即可以显现出次高点，然后再刮次高点。

随着

研点的增多，刀痕逐步缩短。

细刮过程中应注意对发亮的硬点刮重些，对发暗的软点刮轻些。

当研点软硬均匀，每25mmX25mm内有12〜15个研点时，细刮阶段完成。

3）精刮

在细刮后，为进一步提高表面质量，增加研点数目，需要进行精刮。

精刮采取点刮法，

刃口呈圆弧形，刮刀较小。

精刮时，落刀要轻，提刀要快，刀迹宽度为3〜5mm刮削行程

为3〜6mm在每个研点上只刮一刀，不能重复。

每精刮一遍后，刮刀应调换45°角，交叉

进行。

研点分为三种类型进行刮削，最高最大的研点，全部刮去；中等研点从中间挑开；小研点留下不刮。

刮削面越窄，精度要求越高，刀迹越短。

当每25mmX25mm内有20〜25

个研点时，精刮阶段完成。

4）刮花

刮花是在精刮后进行的，在刮削面上用刮刀刮出装饰性花纹，以增加表面的美观和保证

良好的润滑条件，并可根据花纹消失情况来判断平面的磨损程度。

如下图所示，常见的花纹

有斜纹、鱼鳞纹、半月纹和燕子纹等。

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5、曲面的刮削

曲面的刮削方法有两种。

第一种方法如（a）所示，右手握住刀柄，左手用四指横握刀

体，大拇指抵住刀身。

刮削时，左、右手同时作圆弧运动，并顺着曲面方向作后拉和前推刀

杆的螺旋运动，使刀迹与曲面轴线约成45。

角并且交叉进行。

第二种方法如（b）所示，刮

刀柄搁在右臂上，双手握住刀体，刮削动作、刮刀运动轨迹与前一种完全一致。

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6、刮削精度的检验

刮削精度包括尺寸精度、形位精度、接触精度、配合间隙以及表面粗糙度等。

（1）接触精度的检验

1）显点方法

粗刮时，显示剂可调得稀一些，涂在校准工具上，显示的结果是灰白底黑红色显点；此

时有闪光，不易看清，但刮削时刮屑不易粘在刮刀上，便于刮削。

精刮时，显示剂可调得干

一些，涂在工件上，显示的结果是红底黑色显点，此时没有闪光，容易看清。

1中小型工件的显点

在（a）、（b）中，小型工件显点时，一般是标准平板固定不动，工件在平板上推研。

在一个方向推研几次后，就要将工件调转90°,在前、后、左、右等方向各推研几次。

如果

工件被刮削平面小于平板，推研时最好不超出平板；如果工件被刮削平面等于或大于平板，则允许工件超出平板，但超出部分的长度应小于工件长度的1/3，如（c）。

注意推研时压力要均匀，避免失真；推研应在整个平板内进行，以防平板局部磨损。

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2大型工件的显点

大型工件显点时，一般是工件固定不动，校准工具在工件上进行推研。

推研时，校准工

具超出工件的长度应小于校准工具长度的1/5。

3不对称工件的显点

不对称工件推研时，应根据工件的形状，在不同的部位施加大小和方向不同的力，注意

力的大小要均匀、适当。

如果两次显点有矛盾时，应分析原因，谨慎处理。

2）接触精度的检验

接触精度的

刮削后的工件，表面接触精度是以刮削面显点的多少和均匀程度来表示的。

检验方法如下图，用边长为25mmx25mm的正方形方框放在被检查表面上，根据方框内研

点的数目来确定其接触精度。

各种平面接触精度显点的数目见下表。

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（2）形位精度的检验

刮削面的形状和位置精度包括直线度、平面度、平行度和垂直度等。

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用水平仪检验车床导轨的直线度误差时，将导轨按照检验垫铁长度分为若干等分,验垫铁和水平仪放置在导轨起始端，依次移动检验垫铁，读出水平仪在各等分位置的读数，用作图法或计算法求出导轨的直线度误差。

用百分表检验工件上、下面之间的平行度误差时，将百分表安装到表座上，触头以一定的压力与工件被测表面接触。

转动表盘使指针对准零位，沿四周和对角线移动工件，指针示数的最大值和最小值之差即为工件上、下面之间的平行度误差。

用标准圆柱检验工件的垂直度误差时，将工件和标准圆柱放到平板上，将标准圆柱靠近工件，用塞尺检查工件的垂直度误差。

用水平仪检验工件的平面度误差时，按照水平仪规格在工件表面画出栅格，在栅格各个

位置分别测量出示值，最高点和最低点示值之差值即为工件的平面度误差。

2、研磨

用研磨工具和研磨剂从工件表面磨去一层极薄金属层，使工件表面获得精确的尺寸、准确的几何形状和极小的表面粗糙度的加工方法，称为研磨。

工件经研磨后，可以得到很高的尺寸精度、形位精度和较小的表面粗糙度。

研磨后的工件一般尺寸精度可达0.001〜0.005

mm形位误差可控制在0.005mm范围之内，表面粗糙度可达Ra0.8〜0.05卩m,最小可达

Ra0.006卩m同时，零件经研磨后，耐磨性、抗腐蚀性和疲劳强度都有所提高，从而可以延长零件的使用寿命。

但研磨加工生产效率低,成本高,研磨余量不能太大,一般只适用于形位公差小于0.05mm、尺寸公差小于0.01mm的工件的加工。

（1）研磨工具

研磨工具包括研具和研磨剂。

1）研具材料

研具是保证研磨质量的重要因素,因此,对研具的材料、精度和表面粗糙度都有较高的要求。

常用的研具材料为灰口铸铁和球墨铸铁,对于一些特殊的研磨对象,也可以使用低碳钢、铜、轴承合金等材料来制作研具。

2）研具类型

不同形状的工件应使用不同类型的研具,常用的研具有研磨平板、研磨环、研磨棒和异形研具等。

1研磨平板

研磨平板用来研磨平面,分为光滑平板和有槽平板两种。

有槽平板用于粗研,光滑平板用于精研。

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2研磨环

研磨环用来研磨外圆柱、外圆锥表面。

研磨环的内径应比工件的直径大0.025〜0.05mm

研磨环孔径磨大后，可拧紧调节螺钉，将孔径缩小以达到所需的尺寸。

3研磨棒

研磨棒用来研磨内圆柱、内圆锥表面，有固定式和可调式两种。

固定式研磨棒磨损后无法补偿，有有槽和光滑两种；有槽研磨棒用于粗研磨，光滑研磨棒用于精研磨。

使用寿命较长，应

通过调节螺母，可调式研磨棒的尺寸可以在一定的范围内进行调整,

用广泛。

4异形研具

异形研具是根据工件被研磨面的几何形状而专门设计制造的一类特殊研具，用来研磨角

度面、曲面等异形面。

为了降低加工成本，对于小型工件的被研磨面可采用各种形状的油石作为异形研具。

（2）研磨剂

有液态、膏状和固状三种，以

研磨剂是由磨料、研磨液和辅助材料调和而成的混合物,

适应不同研磨加工的需要。

1）磨料

磨料是一种粒度很小的粉状硬质材料，在研磨中起切削作用，常用的磨料有氧化物磨料、

碳化物磨料和金刚石磨料三类。

1氧化物磨料

常用的氧化物磨料有氧化铝（白刚玉）和氧化铬等，有粉状和块状两种。

氧化物磨料主要用于研磨碳素工具钢、合金工具钢、高速钢和铸铁工件，也可以用于研磨铜、铝等有色金属。

2碳化物磨料

碳化物磨料呈粉状，常用的有碳化硅、碳化硼等，主要用来研磨硬质合金、陶瓷和硬铬

等高硬度工件。

3金刚石磨料

金刚石磨料有人造和天然两种，一般只用于硬质合金、硬铬、陶瓷和宝石等高硬度材料

的精研磨加工。

磨料的粗细用粒度表示，有磨粒、磨粉和微粉三个组别。

其中，磨粒和磨粉的粒度以号

数表示，一般是在数字的右上角加“#”表示，如100#、240#等。

微粉的粒度用微粉尺

寸（卩m）的数字前加“W表示，如W10W15等。

研磨所用的磨料主要是磨粉和微粉，应根据被研磨工件的精度选用磨料的粒度。

2）研磨液

研磨液在研磨中起调和磨料、冷却和润滑的作用，常用的研磨液有煤油、汽油、L-AN15

和L-AN32全损耗系统用润滑油、工业用甘油及透平油等。

L-AN15和L-AN32全损耗系统用

润滑油为常用研磨液，煤油和汽油主要起稀释磨料的作用，其他润滑剂起润滑和粘吸磨料的

作用。

3）辅助材料

辅助材料的作用是使金属表面形成氧化膜，提高工件表面质量和研磨效率。

常用的辅助

材料有油酸、脂肪酸、硬脂酸和工业甘油等。

2研磨工艺

（1）研磨余量

研磨是微量切削，研磨余量一般应控制在0.005〜0.03mm之间。

确定研磨余量时，应

研磨余量

综合考虑工件尺寸的大小、精度要求的高低以及上道加工工序的加工质量等因素。

可参考下表。

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（2）研磨的运动轨迹

研磨时，研具上的某一点在工件表面上所走过的路线，称为研磨的运动轨迹。

手工研磨

时，常采用直线形、摆动式直线形、螺旋形和8字形等研磨运动轨迹。

1）直线形运动轨迹

在（a）中，直线形运动轨迹不会交叉，但容易重叠，难以获得较小的表面粗糙度，但可以获得较高的几何精度，常用于窄长平面或窄长阶梯平面的研磨。

2）摆动式直线形运动轨迹

在（b）中，摆动式直线形运动轨迹是工件在直线往复运动的同时进行左右摆动，常用于

直线度要求高的窄长刀口形工件的研磨。

3）螺旋形运动轨迹

在（c）中，螺旋形运动轨迹能获得较高的平面度和较小的表面粗糙度，常用于圆片形或

圆柱形工件端面的研磨。

4）8字形运动轨迹

在（d）中，8字形运动轨迹既有利于保证研磨质量，又能使研具保持均匀的磨损，常用于小平面工件的研磨或研磨平板的修整。

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（3）研磨时的上料

研磨时，在研具或工件上添加研磨剂的操作，称为上料。

常用的上料方法有涂敷法和压嵌法两种。

1）涂敷法

涂敷法是将研磨剂均匀地涂敷在工件或研具上，然后进行研磨。

这种上料方法切削力强，

但研磨剂难以均匀地涂敷，加工精度较低，只适用于一般精度工件的研磨。

2）压嵌法

压嵌法是预先将研磨剂涂在两研具工作表面并拂拭均匀，再将研具互相对研，使磨料均

匀地嵌入研具工作表面。

这种上料方法可获得准确的尺寸、精确的几何形状及很小的表面粗糙度，但效率较低，对工作场地的要求较高，只适用于高精度工件的研磨（尺寸精度0001mm左右、表面粗糙度Ra005卩m以下）。

（4）研磨的速度和压力

在研磨过程中，研磨的速度和压力对研磨的质量和效率影响很大。

手工研磨时，一般要

求低速和低压。

粗研时，研磨速度应控制在40~60次/min，压力控制在100~200kPa的范围内；精研时，研磨速度应控制在20~40次/min，压力控制在10〜50kPa的范围内。

如果采

用手工与机械相配合的研磨时，研磨速度应控制在10〜15m/min;对于精度要求较高或易

于变形的工件，研磨速度一般不超过30m/min。

3、平面的研磨

（1）一般平面的研磨

一般平面的研磨是在平整的研磨平板上进行的，粗研在有槽研磨平板上进行，精研在光

滑研磨平板上进行。

研磨前，用煤油或汽油将研磨平板的工作表面清洗干净并擦干，将工件

所需研磨的表面去除毛刺并清洗干净。

然后，在研磨平板上涂上适当的研磨剂，把工件合在

研磨平板上，沿着研磨平板的全部表面，以8字形、螺旋形或螺旋形与直线形相结合的运动

轨迹进行研磨，并不断变换工件的运动方向。

对于较小的高硬度工件或粗研时，可采用较大

的压力和较低的速度进行研磨。

对自重大或接触面积较大的工件研磨时，可以在研磨剂中加

入一定量的润滑油。

（2）窄平面的研磨

在（a）中，研磨窄平面时，可以将工件和金属块紧靠在一起，采用直线形研磨运动轨

迹进行研磨，以保证工件的垂直度和平面度。

在（b）中，当研磨工件的数量较多时，可用C

形夹将几个工件夹在一起同时进行研磨，以提高研磨效率。

4、曲面的研磨

曲面的研磨一般采用手工和机械相配合的方法进行。

（1）外圆柱面的研磨

外圆柱面的研磨在车床或钻床上进行。

将工件装夹在车床或钻床上的主轴上，在工件上

均匀地涂敷研磨剂，套上研磨环，配合间隙的大小以能用手轻轻推动为宜。

注意研磨环的内

径尺寸比工件的直径略大0.025〜0.05mm其长度是直径的1〜2倍。

工件在机床主轴的带动下作旋转运动，用手握住研磨环，沿工件轴向作往复直线运动进行研磨。

一般情况下，直径在80mm以下的工件，工件的转速应为100r/min左右；直径大于

100mm的工件，工件的转速应为50r/min左右。

研磨环的运动速度以工件表面上磨出45交叉的网纹线为宜。