模块十 第二节 研磨（教案）《钳工工艺与技能训练》同步精品课堂（机工版·第4版）

《钳工工艺与技能训练》教案 课 题 模块十 刮削与研磨 第二节 研磨 课 型 新授 课 时 2 授课班级 授课时间 授课教师 教材分析 本教材以模块为单位组织内容，将理论知识与实际操作相结合，通过实训使读者充分掌握钳工实际工作中的各项基本技能。相比传统教材，本书更突出实际工作能力的培养和职业素养的提升。同时，本书也弥补了项目式教材理论知识不足且体系性差的弊端，尝试了一种折中的知识与技能的组织方式。 学情分析 刮削和研磨属于精密加工，操作难度较大，精度要求较高。特别是刮削还需要消耗较大的体力，训练比较辛苦和枯燥，需加强这方面的引导，培养学生吃苦耐劳和精益求精的工匠精神。 学习目标 知识目标 1.掌握研磨的原理。 2.了解研磨的特点及应用。 3.了解研磨工具的相关内容。 技能目标 1.能进行研磨操作。 2.掌握研磨的安全文明生产常识。 素养目标 1.培养敬业、精益、专注、创新的工匠精神。 2.具备将研磨知识技能应用于具体工作领域的能力，具有一定的分析问题和解决问题的能力。 学习重难点 研磨原理及研磨操作 教学方法 讲授法、演示法、参观法、练习法 课前准备 课件、各种钳工加工工具、量具 教学媒体 多媒体 教学过程 教学环节 教师活动设计 学生活动设计 设计意图 活动一： 创设情境 生成问题 课题引入：通过展示精密机械零件图片或视频，引出刮削、研磨的相关内容。 认真观看，仔细观察，讨论并回答问题 激发学生对研磨的兴趣 活动二： 调动思维 探究新知 活动二： 调动思维 探究新知 活动二： 调动思维 探究新知 活动二： 调动思维 探究新知 活动二： 调动思维 探究新知 活动三： 调动思维 探究新知 一、研磨及应用 1．研磨的概念 用研磨工具（研具）和研磨剂从工件表面上磨掉一层极薄的金属，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值的加工方法称为研磨。 2．研磨的原理 研磨是以物理和化学的综合作用除去工件表层金属的一种加工方法。 （1）物理作用：研磨时要求研具材料比被研磨的工件软，在受到一定的压力后，研磨剂中的微小颗粒（磨料）被压嵌在研具表面上，如下图所示。这些细微的磨料具有较高的硬度，像无数切削刃，由于研具和工件的相对运动，半固定或浮动的磨粒在工件和研具之间做运动轨迹很少重复的滑动和滚动，因而对工件产生微量的切削作用，均匀地从工件表面切去一层极薄的金属、借助于研具的精确形面，使工件逐渐得到准确的尺寸精度及合格的表面粗糙度值。 （2）化学作用：有的研磨剂能使工件材料发生化学反应。例如，采用易使金属氧化的氧化铬和硬脂酸配制的研磨剂时，与空气接触的工件表面很快形成一层极薄的氧化膜，氧化膜由于本身的特性又很容易被磨掉，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），又不断地被磨掉（物理作用）。经过这样的多次反复，工件表面就能达到预定的要求。由此可见，研磨加工实际体现了物理和化学的综合作用。 3．研磨的应用 （1）能得到精确的尺寸：各种加工方法所能达到的精度是有一定限度的。随着工业的发展，对零件精度要求在不断地提高，因此有些零件必须经过研磨才能达到很高的精度要求。研磨后的尺寸误差可控制在0.001～0.005mm范围内，尺寸公差等级可达IT3~IT5。 （2）提高零件几何形状的准确性：要使工件获得很准确的几何形状，用其他加工方法是难以达到的。例如，经无心磨床加工后的圆柱形工件，经常产生弧形多边形，用研磨的方法则可加以纠正。 （3）降低表面粗糙度值：工件的表面粗糙度是由加工方法决定的。下表为各种加工方法所能得到的表面粗糙度值。 4．研磨余量 由于研磨是微量切削，每研磨一遍所能去除的金属层不超过0.002mm，因此研磨余量不能太大，一般研磨量为0.005～0.030mm比较适宜。有时研磨余量就留在工件的尺寸公差范围之内。 二、研磨材料及工具 1．研具材料 研具材料应满足如下技术要求：材料的组织要细致均匀，要有很高的稳定性和耐磨性，具有较好的嵌存磨料的性能，工作面的硬度应比工件表面硬度稍软，使磨料能嵌入研具而不嵌入工件。 常用的研具材料有： （1）灰铸铁：具有润滑性能好，磨耗较慢，硬度适中，研磨剂在其表面容易涂布均匀等优点。它是一种研磨效果好、价廉易得的研具材料，因此得到广泛的应用。 （2）球墨铸铁：润滑性能好，耐磨，研磨效率较高，比一般灰铸铁更容易嵌存磨料，且嵌得更均匀、牢固适度，精度保持性优于灰铸铁，广泛应用于精密工件的研磨。 （3）低碳钢：韧性较好，不容易折断，常用来制作小型的研具，如研磨螺纹和小直径的工具、工件等。 （4）铜：硬度较软，表面容易被磨料嵌入，适于研磨余量大的工件。 2．研磨工具 （1）研磨平板：平面研磨通常都采用研磨平板。粗研磨时，采用有槽平板（图a），以避免过多的研磨剂浮在平板上，易使工件研平；精研时，采用精密光滑平板（图b）。 （2）研磨环：主要用来研磨外圆柱表面。研磨环的内径应比工件的外径大0.025～0.05mm，当研磨一段时间后，若研磨环内孔磨大，拧紧调节螺钉（图a），可使孔径缩小，以达到所需间隙，如图b所示的研磨环，孔径的调整则靠右侧的螺钉。 （3）研磨棒：主要用于圆柱孔的研磨，有固定式和可调节式两种。 固定式研磨棒制造容易，但磨损后无法补偿，多用于单件研磨或机修工作中。对工件上某一尺寸孔径的研磨，要预先制好2～3个有粗、半精、精研磨余量的研磨棒来完成。有槽的研磨棒用于粗研（图a），光滑的研磨棒用于精研（图b）。 可调节的研磨棒（图c）能在一定的尺寸范围内进行调整，适用于成批生产中。 三、研磨剂 研磨剂是由磨料和研磨液调和而成的一种混合剂。 1．磨料 磨料在研磨中起切削作用，种类很多，可根据工件材料和加工精度来选择。钢件或铸铁件粗研时，选用刚玉或白色刚玉，精研时可用氧化铬。 磨料粗细的选用：粗研磨时，表面粗糙度值大于Ra0.2μm时，可用磨粉，粒度在F100～F280范围内选取。精研磨时，表面粗糙度值为Ra0.1～0.2μm时，用微粉，粒度可用F280～F400；表面粗糙度值为Ra0.05～0.1μm时，粒度可用F500～F800；表面粗糙度值小于Ra0.05μm时，粒度可用F1000以下。 2．研磨液 研磨液在研磨过程中起调和磨料、润滑、冷却、促进工件表面的氧化、加快研磨速度的作用。 粗研钢件时，可用煤油、汽油或全损耗系统用油（俗称机油）；精研时，可用全损耗系统用油与煤油混合的混合液。 3．研磨膏 在磨料和研磨液中加入适量的石蜡、蜂蜡等填料和粘性较大而氧化作用较强的油酸、脂肪酸等，即可配制成研磨膏。 使用时将研磨膏加全损耗系统用油稀释即可进行研磨。研磨膏分粗、中、精三种，可按研磨精度的高低选用。 四、研磨方法 研磨分手工研磨和机械研磨两种。手工研磨时，要使工件表面各处都受到均匀的切削，应选择合理的运动轨迹，这对提高研磨效率和工件的表面质量，延长研具寿命都有直接的影响。 1．研磨运动 为使工件能达到理想的研磨效果，根据工件形体的不同，采用不同的研磨运动轨迹。 （1）直线往复式：常用于研磨有台阶的狭长平面等，能获得较高的几何精度，如图a所示。 （2）直线摆动式：用于研磨某些圆弧面，如样板角尺、双斜面直尺的圆弧测量面，如图b所示。 （3）螺旋式：用于研磨圆片或圆柱形工件的端面，能获得较好的表面质量和平面度，如图c所示。 （4）8字形或仿8字形：常用于研磨小平面工件，如量规的测量面等，如图d所示。 2．平面研磨方法 （1）一般平面研磨 工件沿平板全部表面，按8字形、仿8字形或螺旋式运动轨迹进行研磨，如图10-31所示。 （2）狭窄平面研磨 为防止研磨平面产生倾斜和圆角，研磨时用金属块做成导靠，采用直线研磨轨迹，如图10-32所示。 3．外圆面研磨方法 研磨外圆面时，可将工件装在车床顶尖之间，涂以研磨剂，然后套上研磨套进行。研磨时，工件转动，用手握住研磨套做往复运动，使表面磨出45°交叉网纹，如图10-33所示。 4．研磨时的上料：研磨时的上料方法有两种。 （1）压嵌法 1）在三块平板上面加上研磨剂，用原始研磨法轮换嵌料，使磨粒均匀嵌入平板内，以进行研磨工作。 2）用淬硬压棒将研磨剂均匀压入平板，以进行研磨工作。 （2）涂敷法：研磨前，将研磨剂涂敷在工件或研具上，其加工精度不及压嵌法高。 5．研磨压力和速度 研磨时，压力和速度对研磨效率和研磨质量有很大影响。压力太大，研磨切削量虽大，但表面质量差，并且容易把磨料压碎而使工件表面划出深痕。一般情况，粗磨时压力可大些，精磨时压力应小些。速度也不应过快，否则会引起工件发热变形。尤其是研磨薄形工件和形状不规则的工件时更应注意。一般粗研磨速度为40～60次／min，精研磨速度为20～40次／min。 五、研磨注意事项 1）粗、精研磨工作要分开进行，研磨剂每次上料不宜太多，并要分布均匀，以免造成工件边缘研坏。 2）研磨时，要特别注意清洁工作，不能使研磨剂中混入杂质，以免研磨时划伤工件表面。 3）研窄平面要采用导靠，研磨时使工件紧靠在导靠上，保持研磨平面与侧面垂直，以避免产生倾斜或圆角。 4）研磨时，研磨工具与被研工件需要固定其中一个，否则会造成移动或晃动现象，甚至出现研具与工件损坏及伤人事故。 认真听讲，适时讨论并归纳总结出知识点 认真听讲，适时讨论并归纳总结出知识点 认真听讲，仔细观察，适时讨论并归纳总结出研磨材料及工具的相关知识 认真听讲，仔细体会，掌握研磨材料及工具的相关知识 认真听讲，适时讨论并归纳总结出研磨方法 认真听讲，仔细体会，掌握研磨方法及动作要领 通过实物展示或多媒体演示，帮助学生直观了解研磨原理及应用 通过实物展示或多媒体演示，帮助学生直观了解并掌握研磨原理及应用 通过实物示范或多媒体演示，帮助学生直观了解并掌握研磨材料及工具的相关知识 通过示范或多媒体演示，分析原因，帮助学生掌握研磨材料及工具的相关知识 培养学生自主学习、归纳总结能力 现场示范，帮助学生掌握研磨方法及动作要领 活动四： 巩固练习 素质提升 1.研磨的原理是什么？ 2.研磨在机械加工中有何作用？ 3.对研具材料有何要求？常用研具材料有几种？各应用于什么场合？ 认真思考，组内讨论并得出答案 及时反馈，促进知识迁移 课堂小结 作业布置 •学生分享：邀请几位学生分享自己在学习中的体会和遇到的问题，鼓励大家相互学习、共同进步。 •教师总结：回顾本节课的重点内容，包括刮研磨的概念、原理、应用及注意事项。强调安全文明生产的重要性。激励学生不断追求技能提升和职业素养的完善。 •布置作业：完成模块十第二节同步练习。 板书设计 模块十 刮削与研磨 第二节 研磨 一、研磨及应用 二、研磨材料及工具 三、研磨剂 四、研磨方法 五、研磨注意事项 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $