684 珩磨机的总体设计【优秀含8张CAD图+开题报告+文献翻译+说明书】
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珩磨机
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摘 要
机械系统是机械零、部件同作用的整体，是零、部件服务的目标。本次设计从分析机械系统设计的任务和目标开始，介绍机械系统的组成，各组成部分之间的配置，选择和结构匹配性设计，以及进行机械系统整体设计时应该考虑哪些问题，目的是培养学生多样性设计，结构设计创新和整体设计的能力。
本次设计主要是珩磨机的总体设计，其主要包括主轴箱，珩磨头，主轴等设计。珩磨是一种低速磨削，是机械制造业中缸孔光整加工的常用工艺手段。
在论文中首先对珩磨机做了简单介绍，接着对珩磨机的部件组成进行了尺寸计算和校核。该设计代表了珩磨机设计的一般过程。
珩磨机床作为复杂的生产工具，最根本的是加工工艺与主机结构布局设计，而各种新工艺，新材料，新元件，新刀具，新控制系统等也将运用在珩磨机床上，未来的珩磨机床的加工精度会更高，加工效率更快，加工范围更广泛。
关键词：珩磨机、主轴、珩磨
- 内容简介：
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开题报告 题目名称 珩磨机 学生姓名 专业班级 学号 一、 选题的目的和意义： 毕业设计是我们大学生活最后的一项重要学习任务；是对四年所学知识的总结和灵活运用；是我们结束本科学习，走上工作岗位或进一步深造的必由之路，其意义重大。通过这一过程，我们达到以下目的： （ 1） 巩固、扩大和深化我们以前所学的基础课、专业课知识； （ 2） 培养我们综合分析、理论联系实际的能力； （ 3） 培养我们调查研究，正确熟练运用国家标准、手册、图册等资料、工具的能力； （ 4） 锻炼自己的设计计算、数据处理、编写技术资料、绘图等独立工作能力； （ 5） 培养团队精 神、合作意识的能力。 二、国内外研究综述 珩磨是一种常用的精加工工艺，可获得高尺寸精度、高形状精度和低粗糙度（可达 并且内孔表面有交叉网纹。珩磨机床的种类有平面珩磨机床、外圆珩磨机床、内圆珩磨机床等。目前，世界上应用最多的是内圆珩磨机床 。 珩磨机床的未来发展方向 ： 小型卧式珩磨机床向复杂化、数控化方向发展。卧式珩磨机床目前很少做到闭环控制，无法严格保证大批量生产的超高加工精度。未来的小型卧式珩磨机床 通过 制，主动测量，应当能提高加工零件的尺寸一致性。目前，大型卧式珩磨机床的发展很迅速，已 经作到 制，远程测量反馈，半闭环控制。立式珩磨 机床将在目前完全闭环控制的基础上发展超高速主轴系统，进给频率更快，进给晚小的进给系统，能够自我修整珩磨油石的珩磨系统或者珩磨中心，各种人为因素的 影响。目前，珩磨机床能实现平面、外圆、内圆的珩磨加工；通过珩磨工具的改进，能够实现椭圆内孔和曲面的珩磨。在珩磨外圆领域，将取得突破性发展，能够在 大多数外圆加工中取代外圆磨。 珩磨机床作为复杂的生产工具，最根本的是加工工艺与主机结构布局设计，而各种新工艺，新材料，新元件，新刀具，新控制系统等也将运用在珩磨 机床上，未来的珩磨机床的加工精度会更高，加工效率更快，加工范围更广泛。 三、毕业设计所用的方法 1. 在学校图书馆查阅相关资料； 2. 在工厂实践毕业实习； 3. 通过老师和工程师的指导； 4. 通过浏览因特网上的相关资料； 5. 通过对相关资料和数据的理论计算和分析。 四、主要参考文献与资料获得情况 参考文献：机械工程手册第二版（传动设计卷） 机械工业出版社 实用机械设计手册 吴相宪 王正为 黄玉堂 主编 中国矿业大学出版社 机械设计 濮良贵 纪名刚 主编 高等教育出版社 机械原理孙恒 陈作模主编 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 机床液压传动 与控制 卢光贤 主编 西北工业大学出版社 机床电气自动控制 陈远龄 主编 重庆大学出版社 五、指导教师审批意见 指导教师： （签名） 年 月 日 外文资料与中文翻译 外文资料： C./,.),he of on of an to -D of on of at of of of be to of by of of at to is to on is an of is 2 to of a a a of to -D in a of of be -D in we on of to in A of a of in on a of as on as aIby ,by of by of in an of be to of of of of to be as on 3,R,4it is to be as as of of of an of of in to -D -D g(x) of x=(,R2 of of of be as a to an of or it be a to of a is or we on of of we to 3 he of is to i(x)b(x),of t(x)of of i(x)be :of :a)(b)c)or d)of :of of to b(x)of as a g(x)as a of t(x)i(x)b(x): To be to of t(x),an is to be As ,a g(x)a of is an is of of a of a as in a is by an i(x)to to an a be to 6 an of a of is of a : :(:a of in a on a of on a a of of is a of he of to to of of be if g(x)q.(1)it be to a to g(x)a t(x)b(x) In a be a to an of be as as a of :of a to be a of a to be to in of as in of by an -D in of -D a of a as as 4 he of is of PG)is is to of 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由于珩磨纹理的横向几何特征只能进行分析二维数据，在后面的讨论中，我们将集中分析这样的数据。考察的与不同的测量原理相关的特征也被列入本表。 描述珩磨纹理重要特征的信号模型是本文所讨论的评价方法的基础。基于这个模型，可以展示明确的和数学上完整定义的特性，使得组织评估具有重现性和客观性。这种方法不同于许多广泛应用的方法 如依靠神经网络，它往往被视为一个“暗箱” 1 。 特征的选择是基于珩磨图 2 ，和许多专家的意见，并且也在分析轮廓数据的实例中通过增加新的体积参数来拓展该方法。这得出了一系列的可以满足个人用户需求的特征。 磨组织性能 图 1显示一些珩磨组织的性能，在这个基础上来定义特征。最常用的是粗糙度参数，例如那些基于承载比曲线（雅培曲线）的参数 3 ，以及 4 。然而，处理珩磨表面，重要的是要确定一些将横向几何形状量化的特征。通过这种方式，最相关的纹理特性可以被描述，如珩磨角度，材料涂片，断沟， 杂散沟槽 ，洞，外构和薄片，如图 1所示。此外，描述沟槽平衡，稳态的存在，凹槽形 状，裂缝，转折沟槽，零散标记的特征也需要。 机械铁笔 灰度图像 光学轮廓 测量区域 1度信息 是 不 是 横向几何信息 不 是 是 覆盖整个表面 非常耗时 尽可能合理努力 非常耗时 计算处理费用 低 高 高 非接触测量 不 是 是 标准化参数 是 不 是 图表 1：表 1 ：比较机械手写设备，灰度图像和光学简图灰铸铁气缸套 图 1 ：珩磨纹理显示横向特点和缺陷 （ a）材料涂片 ，沟中断 ; （ b）杂散沟槽 ; （ c）孔或外构的合作 ; （ d）薄片。 动检 测 图 2显示自动检测应用的概述和其在珩磨加工中对质量控制的目的。一个二维或三维传感器提供珩磨表面的数据 g（ x），其中 x = （ x， y） T R 2指横向空间坐标系。灰色块图是传感器数据处理系统的一部分，该系统的输出数据可以用来简单地说明表面质量，还可以在加工工艺发生中断时发出警报，或可以通过反馈控制器调节珩磨过程，因为珩磨组织包含有关功能和加工过程的信息，不论珩磨后珩磨刷执行或不执行。 以下各节中，我们将集中于自动化检测的两个关键步骤：对传感器数据的预处理和特征提取，我们将针对这些步骤举出一些例子。 图 2 ：自动检测的磨练表面。 3、预处理 预处理的目的是要抑制无关部分，即不均匀性 i（ x）和外界干扰 b（ x） ，同时增强感兴趣的信息，比如组织 t（ x）。在图像数据的获取过程中，不均匀性 i（ x）可能是由于表面光洁度的空间差异。其他的产生外界干扰的原因包括偏离理想情况下的沟槽和缺陷，比如说材料涂片和薄片等。 我们用一个信号模型 g（ x）来描述传感器数据，包含组织 t（ x）和无关成分 i（ x）和 b（ x）： 为了能够替代感兴趣的信息 t（ x），首先要进行以下的假设：不同的成分必须在数学上是可以进行区分的。 如图 3所示，经 过严格的分离程序，我们可以得到原始数据的成分。然后，分离出不需要的成分，经过逆变换可以得到预处理的结果。 图 3：预处理的原理 这种处理过程的好处是简化了特征提取的步骤，并且使图像处理过程更稳定，这可以通过以下的例子来说明。 质 当 凹槽组织被数据采集过程中的非均匀性强度所降级，如非均匀照明，均质化就可以制止这种有害的组成部分 6 。图 4用这种方法做某一特定组织的例子。图的左边，是原始的形态。中间是用标准的同质化方法 同质滤波，假设非均质和组织结合 得出的结果。特别是在左上角的部分，这张 图像的对比度很差。右边的图像是采用了图 3中的模型得出的结果。在这种情况下，对比度和临界值都是均匀的，它基于一种综合考虑了感兴趣的信号和非均匀干扰信号的模型 6。这的结果显然比前者更均匀，并且使组织分析更具有说服力。 图 4 均质： （左）规划纹理 ; （中）同态滤波 ; （右）基于模型的同质化 理分解 下一个例子是对磨纹理进行，以简化特征提取。由于珩磨组织很复杂，如果根据方程 （ 1）能够得出部分组织信号 g（ x），那么检测任务所需要的特征的提取就变得很容易了。这样，开发出一种从组织信号 g（ x）中分 离出包含直接结构（比如沟槽）的成分函数 t（ x）和表现各向同性的组成（比如背景，包括缺陷和物体）的函数 b（ x）。在这种情况下，我们将利用均质假设。 幸运的是，一个非常有效的执行此分离的算法已经存在 7的左边显示的是原始珩磨纹理，其他两个图像的结果代表的是应用该算法计算出的自适应纹理结果。在沟槽的组织中，只有理想的凹槽才能被观察到，而背景图像包含所有偏离理想槽和缺陷以及其他物质。至于更全面分离算法的讨论，有兴趣的读者可参照 7 。 图 5 ：纹理分解：（左）珩磨纹理 ;（中心）凹槽纹理 ; （右）背景 纹理。 考表面 最后为了消除形状组成，我们将定义参考表面。图 6展示了珩磨表面轮廓的轨迹，光滑的曲线描述了将要消除的形状组成。但是，对流低通滤波的方法导致沟槽区域的畸变，如用点划线表示的。我们针对该问题已经开发出了一种二维迭代的滤波器来取代高斯滤波，这种方法在处理深的沟槽时优势尤为明显。图 7中所描绘的三维图形展示了珩磨表面的一个部分和应用此方法算出的参考表面。 图 6：参考表面：对流低通滤波的问题 图 7 ：原件磨练表面和参考面。 4 特征提取 磨角 第一个特征提取的例子是估计珩磨角度 。为此，首先计算出周期（ 它与傅里叶变换出的纹理函数成正比。 周期是一个估算的功率谱密度（ 函数的量，它指出了产生纹理的随机过程的谱线的性质 9 。然后，径向估算周期，如图 8所示。 由于珩磨纹理包括两个系列的凹槽，估算功能也显示出两个极大值。珩磨角度估算两个极大值之间的差异有关： 由于平均计算使周期值尽管存在差异，径向投影却是一个非常光滑曲线。因此，这一方法可以快速和可靠的估计珩磨角。 槽参数 下面的例子是关于沟槽参数的提取的。这是基于 种转换是将二维图像的每一行画作转换区域的一个点，如图 9所示 10。接着，每一个 后，对于每一个被检测到的沟槽，其相应的参数（振幅，宽度，位置和角度）都可以通过滤波器的输出来估测 9。 图 9 ：图示 换 陷的检测 在 们介绍了一种分解珩磨组织的算法。本节将重点讨论所得到的背景组织，它包含了关于缺陷和物质的主要信息，并且将研究一种可以通过图像来检测缺陷的有效方法。它是上一小节沟槽检测的改进，如图 1111。 在这种情况下，通过分解得到的沟槽图像 10的 图 10（ b）。 此外，分布在沟槽的缺陷也通过背景图片的 的峰上，见图 10 （ d）和（ e）。通过在 有代表缺陷沟槽的峰仍然存在，见图 10 （ c）项。此图片最明显的高峰对应于图10（ f）中的三个沟槽，它们确实是原始图像中最突出的凹槽缺陷如图 5(a)。 图 10 缺陷检测 （ a）沟槽图像；（ b）图像 a 的 变；（ c） b 和 e 的乘积；（ d）背景图片；（ e） 图像 变；（ f）检测到的沟槽 5 总结和结论 本文展示了如何利用信号处理方法从不同的方面来自动评估灰铸铁中珩磨组织的相关性能。为了进行有效地自动评估，首先需要进行预处理，并且一个明确的和数学上完整定义的特征导向的方法，通过纳入深层数据，新的与功能相关的参数就可以被计算出来。在以往的做法，只有粗糙度参数的一阶统计数据被用来量化需要研究的特点。但是本文所探讨的方法，是基于纹理的横向几何特征的基本分析来进行的，包括那些与高阶相关的统计情况。这使专家和标准所提出的自动评估可以适用于不同的公司 。 参考文献： 珩磨汔缸孔径的评价 摘要 内燃机汽缸孔的珩磨组织在润滑油的消耗量，有害气体排放，以及运转特性方面发挥了重要作用 述表面织构的特征被量化成二维数据 处理，其目的是去除不相干的成分和提取感兴趣的信息，和提取特征以保证感兴趣的表面特征能够得到可靠的数值估计，如珩磨角， 沟槽 参数，表面缺陷等，评估结果可以很容易的应用于用户的评价。 关键词：珩磨，表面纹理，自动视觉检测 1、简介： 内燃机气缸孔是用珩磨的方法加工的，经过该加工的表面主要由两个随机在气缸对称轴不 同角度出现的螺旋槽带组成。纹理质量对于气缸的干燥作业性能，石油消费量，有害气体排放，和运行性能是非常重要的。直到目前，专家们仍然依靠基于微观图像的视觉观察来评价珩磨组织。这种方法枯燥，具有很大的主观性，并且耗时。为了得到客观和可重复性的结果，一个自动化的方法检查是必要的。 2 、检查方法 有一些不同的方法来衡量的珩磨表面。从表 1中可以看出，传统的方法，机械笔只执行表面轮廓的一维测量。与此相反，灰度图和光学简图提供二维数据在合理的时间。 由于珩磨纹理 的 横向几何特征 只能进行分析 二维数据， 在后面的 讨论中， 我们将集中 分析 这样的 数据。考察的与不同的测量原理相关的特征 也被列入本表。 描述 珩磨纹理 重要特征的信号模型是本文所讨论的评价方法的基础。基于这个模型，可以展示明确的和数学上完整定义的特性，使得组织评估具有重现性和客观性。这种方法不同于许多广泛应用的方法 如依靠神经网络，它往往被视为一个“暗箱” 1 。 特征的选择是基于珩磨图 2 ，和许多专家的意见，并且也在分析轮廓数据的实例中通过增加新的体积参数来拓展该方法。这得出了一系列的可以满足个人用户需求的特征。 图 1显示一些珩磨组织 的性能，在这个基础上来定义特征。最常用的是粗糙度参数，例如那些基于承载比曲线（雅培曲线）的参数 3 ，以及 4 。然而，处理珩磨表面，重要的是要确定一些将横向几何形状量化的特征。通过这种方式，最相关的纹理特性可以被描述，如珩磨角度，材料涂片，断沟， 杂散沟槽 ，洞，外构和薄片，如图1所示。此外，描述沟槽平衡，稳态的存在，凹槽形状，裂缝，转折沟槽，零散标记的特征也需要。 机械铁笔 灰度图像 光学轮廓 测量区域 1度信息 是 不 是 横向几何 信息 不 是 是 覆盖整个表面 非常耗时 尽可能合理努力 非常耗时 计算处理费用 低 高 高 非接触测量 不 是 是 标准化参数 是 不 是 图表 1：表 1 ：比较机械手写设备，灰度图像和光学简图灰铸铁气缸套 图 2显示自动检测应用的概述和其在珩磨加工中对质量控制的目的。一个二维或三维传感器提供珩磨表面的数据 g（ x），其中 x = （ x， y） T R 2指横向空间坐标系。灰色块图是传感器数据处理系统的一部分，该系统的输出数据可以用来简单地说明表面质量，还可以在加工工艺发生中断时发出 警报，或可以通过反馈控制器调节珩磨过程，因为珩磨组织包含有关功能和加工过程的信息，不论珩磨后珩磨刷执行或不执行。 以下各节中，我们将集中于自动化检测的两个关键步骤：对传感器数据的预处理和特征提取，我们将针对这些步骤举出一些例子。 图 2 ：自动检测的磨练表面。 3、 预处理 预处理的目的是要抑制无关部分，即不均匀性 i（ x）和外界干扰 b（ x） ，同时增强感兴趣图 1 ：珩磨纹理显示横向特点和缺陷： （ a）材料 涂片 ，沟中断 ; （ b）杂散沟槽 ; （ c）孔或外构的合作 ; （ d）薄片。 的信息，比如组织 t（ x）。在图像数据的获取过程中，不均匀性 i（ x）可能是由于表面光洁度的空间差异。其他的产生外界干扰的原因包括偏离理想情况下的沟槽和缺陷 ，比如说材料涂片和薄片等。 我们用一个信号模型 g（ x）来描述传感器数据，包含组织 t（ x）和无关成分 i（ x）和b（ x）： 为了能够替代感兴趣的信息 t（ x），首先要进行以下的假设：不同的成分必须在数学上是可以进行区分的。 如图 3所示，经过严格的分离程序，我们可以得到原始数据的成分。然后，分离出不需要的成分，经过逆变换可以得到预处理的结果。 图 3：预处理的原理 这种处理过程的好处是简化了特征提取的步骤，并且使图像处理过程更稳定，这可以通过以下的例子来说明。 质 当凹槽组织被数据采集过程中的非均 匀性强度所降级，如非均匀照明，均质化就可以制止这种有害的组成部分 6 。图 4用这种方法做某一特定组织的例子。图的左边，是原始的形态。中间是用标准的同质化方法 同质滤波，假设非均质和组织结合 得出的结果。特别是在左上角的部分，这张图像的对比度很差。右边的图像是采用了图 3中的模型得出的结果。在这种情况下，对比度和临界值都是均匀的，它基于一种综合考虑了感兴趣的信号和非均匀干扰信号的模型 6。这的结果显然比前者更均匀，并且使组织分析更具有说服力。 图 4 ：均质： （左）规划纹理 ; （中 ） 同态滤波 ; （右） 基于模型的 同质化 下一个例子是对磨纹理进行，以简化特征提取。由于珩磨组织很复杂，如果根据方程 （ 1）能够得出部分组织信号 g（ x），那么检测任务所需要的特征的提取就变得很容易了。这样，开发出一种从组织信号 g（ x）中分离出包含直接结构（比如沟槽）的成分函数 t（ x）和表现各向同性的组成（比如背景，包括缺陷和物体）的函数 b（ x）。在这种情况下，我们将利用均质假设。 幸运的是，一个非常有效的执行此分离 的算法已经存在 7 的左边显示的是 原始珩磨纹理 ， 其他两个图像的结果代表的 是应用 该算法计算出的 自适应纹理 结果。在沟槽的组织中， 只有理想的凹槽 才能被观察到 ，而背景图像包含所有偏离理想槽 和 缺陷 以及其他物质。至于 更全面分离算法的讨论，有兴趣的读者可参照 7 。 图 5 ：纹理分解：（左）珩磨纹理 ;（中心）凹槽纹理 ; （右）背景纹理。 考表面 最后为了消除形状组成，我们将定义参考表面。图 6展示了珩磨表面轮廓的轨迹，光滑的曲线描述了将要消除的形状组成。但是，对流低通滤波的方法导致沟槽区域的畸变，如用点划线表示的。我们针对该问题已经开发出了一种二维迭代的滤波器来取代高斯滤波，这种方法在处理深的沟槽时优势尤为明显。图 7中所描绘的三维图形展示了珩磨表面的一个部分和应用此方法算出的参考表面。 图 6：参考表面：对流低通滤波的问题 图 7 ：原件磨练表面和参考面。 4、 特征提取 第一个特征提取的例子是估计珩磨角度。为此，首先计算出周期（ 它与傅里叶变换出的纹理函数成正比。 周期 是一个估算的功率谱密度（ 函数 的量 ，它 指出了产生纹理的随机过程的谱线的性质 9 。然后， 径向估算周期，如图 8所示 。 由于珩磨纹理包括两个 系列 的凹槽， 估算 功能也显示出两个 极大值。 珩磨角度 估算两个极大值之间的差异有关： 由于 平均计算使周期值尽管存在差异 ，径向投影 却 是一个非常光滑曲线。因此，这一 方法可以 快速和可靠的估计珩磨角。 槽参数 下面的例子是关于沟槽参数的提取的。这是基于 换来完成的，这种转换是将二维图像的每一行画作转换区域的一个点，如图 9所示 10。接着，每一个 后，对于每一个被检测到的沟槽，其相应的参数（振幅，宽度，位置和角度）都可以通过滤波器的输出来估测 9。 图 9 ： 图示 陷的检测 在 们介绍了一种分解珩磨组织的算法。本节将重点讨论所得到的背景组织，它包含了关于缺陷和物质的主要信息，并且将研究一种可以通过图像来检测缺陷的有效方法。它是上一小节沟槽检测的改进，如图 1111。 在这种情况下，通过分解得到的沟槽图像 10的 图 10（ b）。 此外，分布在沟槽 的 缺陷也通过背景图片 的 换集中 于 的峰上， 见图10 （ d）和（ e） 。 通过 在 内 结合凹槽纹理和背景纹理，只有代表缺陷沟 槽 的峰 仍然 存在， 见图 10 （ c）项。此图片最明显的高峰 对应于图 10（ f）中的三个沟槽 ， 它们 确实是原始图像 中 最突出的凹槽缺陷 如 图 5(a)。 图 10：缺陷检测：（ a）沟槽图像；（ b）图像 c） b和 d）背景图片；（ e）图像 f）检测到的沟槽 5、 总结和结论 本文展示了 如何利用信号处理方法从不同的方面来自动评估灰铸铁中珩磨组织的相关性能。为了进行有效地自动评估，首先需要进行预处理 ， 并且 一个 明确的和数学上完整定义的特征导向的方法，通过纳入深层 数据 ，新的 与 功能相关 的 参数 就 可以 被 计算 出来 。在以往的做法，只有粗糙度参数的一阶统计数据被用来量化 需要研究的 特点 。 但是 本文所探讨的方法， ，是基于纹理 的 横向几何特征 的 基本分析 来进行的 ，包括那些与高 阶相关的统计情况。这 使专家 和标准所提出的 自动评估 可以适用于 不同的公司。 参考文献： 本 科 毕 业 设 计（论文） 题目 院（系部） 专业名称 年级班级 学生姓名 指导教师 年 月 日 2 摘 要 机械系统是机械零、部件同作用的整体，是零、部件服务的目标。本次设计从分析机械系统设计的任务和目标开始，介绍机械系统的组成，各组成部分之间的配置，选择和结构匹配性设计，以及进行机械系统整体设计时应该考虑哪些问题，目的是培养学生多样性设计，结构设计创新和整体设计的能力。 本次设计主要是珩磨机的总体设计，其主要包括主轴箱，珩磨头，主轴等设计。珩磨是一种低速磨削，是机械制造业中缸孔光整加工的常用工艺手段。 在论文中首先对珩磨机做了简单介绍，接着对珩磨机的部件组成进行了尺寸计算 和校核。该设计代表了珩磨机设计的一般过程。 珩磨机床作为复杂的生产工具，最根本的是加工工艺与主机结构布局设计，而各种新工艺，新材料，新元件，新刀具，新控制系统等也将运用在珩磨机床上，未来的珩磨机床的加工精度会更高，加工效率更快，加工范围更广泛。 关键词 ： 珩磨机、主轴、珩磨 3 is a of a is in of in a by of in a of is to to of is of is a n to to as is of be be a of 目录 摘 要 . 2 前 言 . 5 1磨削技术 . 6 削加工的发展历史 . 6 料磨具的简明知识 . 10 阶段国内磨削加工科学技术新进展 . 11 削原理 . 17 削技术的发展及关键技术 . 22 削技术的优点 . 30 高速磨削的发展及关键技术 . 30 2珩磨技术 . 40 3珩磨工艺及其应用 . 43 磨加工原理 . 43 磨的切削过程 . 44 磨加工特点 . 45 . 48 向柱设计 . 48 座的设计 . 48 动气缸设计： . 49 轴电动机的功率确定 . 50 轴设计 . 50 轴的刚度校核 . 51 小 结 . 56 致 谢 . 57 参考文献 . 58 5 前 言 四年的大学生活马上就要结束了，我们也进入了大学生活的最后一个阶段 毕业设计。毕业设计是对我们四年来学习知识的大总结，也是向我们今后即将从事的工作的正常过渡。 设计的正确程度也标志着我们是否具有一个工程师的基本素质。 四年来，在我系老师及领导的精心关怀和指导下，我学习了机械设计制造与设备专业的有关知识，同时也了解了一些相关学科的基本情况，为毕业设计打下了坚实的基础。 我们这次设计的题目是珩磨机设计，此题目是现场题目，实际要求很强，有一定的实用价值。图书馆中对这一方面的资料也十分有限，只有阅读大量的有关知识，触类旁通，精密构思与计算，结合老师给的要求，又参观了焦作市重型机械厂工作情况。综合以上各种材料，得出了现在比较满意的结果。在老师的辛勤指导下和同组同学的帮助下， 我的这次设计取得了基本成功，达到了厂家的基本要求。 本次设计可以说是对所学知识的综合运用，也是第一次单独面对这样庞大的设计工作。鉴于本人水平有限，经验不足，设计中难免有不足之处，请各位老师同学批评指正。 6 1 磨削技术 削加工的发展历史 我国是采用磨削加工方法的最古老的国家之一，如在古代科学巨著天工开物中就有“切、磋、琢、磨”的成语，而其中“磨”就是指的磨削加工。 其实人类最早使用磨削要追溯到原始社会，在母系社会，人们就已经开始使用最简单的石器，而这些最简单的石器 是用简单的石头之间互相摩擦得来的。人们用这些最简单的工具捕猎，耕种。那时人们的衣着虽然简单，但仍然要有刃器的辅助，这也离不开磨削。 北魏时一个叫崔亮的创造了水磨，用来加工粮食，晋代刘景宣创造了可同时运行八盘天然岩石磨盘的石磨；唐朝时又出现了陶磨及磨碾，这些磨具均在山西长治县“王琛”墓中出土。经过专家考察在宋朝也早存在九转速的磨；十三世纪时即在元朝时候，中国人已开始用天然树胶将贝壳粉粘在羊皮纸上制成摩擦工具，这是世界上已知的最早的涂附磨具，几乎与此同时，在地中海沿岸的意大利人也开始使用简单的涂附磨具。说起指 南针，谁都知道，可谁又能想到，那也是磨削得来的产品呢！以上所叙不仅说明了我国是最早制造陶瓷材料、机械传动的古国，而且也是最早采用对金属及非金属材料进行磨削加工的国家之一，从最原始一直持续到十九世纪的初期，可视为磨削加工历史发展的第一阶段。这一阶段的特点是利用的磨料磨具及机械都较简单。 2. 磨削加工发展的第二阶段（ 1840 这一阶段出现了新的特点，即随着工业的发展、被加工材料的硬度越来越高，原来简单的磨料磨具满足不了发展的需要，于是人们就开始7 寻求硬度更高的物质来做磨料，先后找到了天 然刚玉、黄宝石、天然金刚石等材料人们把这些天然材料破碎后和陶土混合后，烧成具有一定形状的磨具，以此来进行加工。 可以说，开始使用硬度较高的天然磨料是这一时期的普遍特点。 但是所有天然磨料的产量都不集中，而数量又有限质量不统一，很难保持稳定这一切局限性和飞速猛进的工业越来越不适应。 九世纪的后期到二十世纪初） 这一时期的主要特点是出现并使用人造磨料。 1893年美国卡不伦登公司的 后又有人用 电弧炉发明了人造刚玉磨料，这些人工合成磨料的出现，意义是重大的，结束了人类只能利用天然磨料而不能利用人造磨料的历史，从此，工业方面开始到得了大批比较低廉而质量又比较稳定的、产量又稳步增加的人造磨料的磨削工具，从而推动了被磨材料加工迅速增长，当然另一方面从磨削加工的发展也促进了磨料磨具的迅速发展。本阶段又可分为以下几个时期： 1） 1900 年 一时期，出现了除无心磨床以外的所有磨床，这促使汽车、军工、电极工业有了很大的发展。 2） 1920 年 20年代以后，磨床机械开始由机械传动发展到液压传动，还在磨削过程中部分的实现了自动化，在这一时期，无心磨床设计成功，开始投入使用，这一时期一个非常重要的现象就是对于磨削过程的研究，由开始的经验方法转入理论分析。即开始对磨削理论的研究。 3) 1950 年至 1980年前后：在国际上，英、法、美、德、意以及前苏联对人造磨料进行了普遍的研究，并进行了工业性生产，因而磨料8 及磨具较前一时期有了很大的提高，工业发达国家磨床所占的比重已达机床总量的 10%，而且还在不断的上升。 在国内，一批具有影响力的重要项目的建成投产，如第二砂轮厂、第三砂轮厂、第四 砂轮厂、第五砂轮厂、第六砂轮厂、第七砂轮厂的建成投产。说明了我国的磨料磨具行业也在不断的发展壮大。 4)改革开放前后：我国的磨料磨具为了和世界同步，在以下几个方面进行了研究或改进 : 提高磨床的精度，提高磨削的自动化程度，高速研磨，高精度和高光洁度，强力磨削，宽砂轮和多砂轮的磨削，提高磨床的加工生产率，试制发展了特殊磨削或成型磨削，超硬磨料磨具。超硬材料如人造金刚石和立方氮化硼目前被称为世界上最硬的物质，莫氏硬度为 10。金刚石的用量，每加工百万吨钢铁所用的金刚石的量来表示这个国家的工业发展 水平，美日及主要西方国家的用量均超过了 18国是世界上金刚石用量最大的国家。而我国则是 差距是显而易见的。 六十年代天然金刚石约 2500 万克拉，数量不是很大，这是因为金刚石的生产成本太大，一般的金刚石矿中，须处理 6的甚至 250 吨的矿石才能得到一克拉的金刚石，可见金刚石为什么如此的昂贵。天然金刚石的低产量及高成本促使人们走上了发展人造金刚石之路。 我国是在六十年代中期开始试制与发展人造金刚石。六十年代世界人造金刚石的产量为 1000万克拉，今天，中国人造金刚石的产量就已达5000万克拉（约合 1万吨），而全世界人造金刚石的产量就无法估计了，这些人造金刚石主要用于工业。人造金刚石及其制品的发展大大地促进了特殊用途的磨削加工的要求，人造金刚石不受资源限制，制造成本从发明的那天起就不断下降，品种在逐渐增多，质量在不断的提高，这样9 就极大的开辟了人造金刚石磨料的使用前景。不仅在固结磨具上，而且普遍地使用在涂附磨具上，如牙科用金刚石砂带，精密仪器上用金刚石砂带等等。 立方氮化硼是超硬磨料另一种类型，其性能与人造金刚石磨料相似，还具有比人造 金刚石一些独特的优点，如耐热方面优于人造金刚石。立方氮化硼比人造金刚石发展稍后，系 70年代前后试制研究的，也可以说后起之秀。立方氮化硼到九十年代初期全世界工业生产大国有了较大的发展，如前苏联立方氮化硼的产量已发展到 5000 多万克拉。我国立方氮化硼也是在八十年代末期或九十年代初期试制和发展的新型产品，但速度较慢，其原因在于工艺与技术还远远落后于其它工业发达的国家，因而它的推广和使用还受到一定的限制。 人造金刚石和立方氮化硼的磨具。在发展人造金刚石磨具和立方氮化硼超硬磨料的同时，这两种超硬磨料的磨具也得到相应 的发展，人造金刚石磨具发展更快。到目前，人造金刚石磨具发展成为一个较为完整、成熟和自成体系的加工技术领域。人造金刚石磨具制品如电镀金刚石内圆切割锯片、什锦锉、磨头，人造金刚石圆锯片、框架锯片，人造金刚石修整笔，石材用金刚石磨具，金刚石筒形砂轮，加工铁氧使用金刚石磨具，金刚石修整滚轮和金刚石或立方氮化硼与硬质合金复合片磨具等等品种系列，而且继续完善补充与提高。 十年代后期） 进入九十年代，磨料磨具行业的生产与销售、科研都起着很大很大的变化，主要表现为品种日趋多样化，专业化，竞争也 前所未有的日趋激烈，科研与销售成为每个厂家的重中之重，而我们做为砂带的专业生产厂家，也是如此。，但与国际上涂附磨具尤其是砂带产品，无论是品种或者是质量上差距是很大的。因此，当务之急加大科技力量投入迅速提高10 我国涂附磨具尤其是砂带高档产品的品种及质量水平，以面临高品质、多品种需求的浪潮。如果目前全国高档次的涂附磨具产量在 400万平方米左右，予计到 2000年初期将达到 700万至 1000万平方米用量的需求。这就希望我们共同努力去开拓这个有广阔前途的市场。 料磨具的简明知识 磨料磨具素有工业牙齿的美称。在 磨削时常用磨料或磨具作为磨削工具对需加工的零件进行机械加工，而达到一定的技术要求。 1、 磨料 磨削材料简称磨料，即一种具有一定硬度及一定磨削能力可作磨削用途的磨削材料。磨料分天然和人造两大类。 （ A） 天然磨料 天然磨料是自然矿物开采经过加工而制成的磨料。用于磨削加工先后已有如下种类： 1） 燧石：化学成分主要是 氏硬度 7。燧石易断裂，韧性差，莫氏硬度不高，主要用来制造张页式砂纸，主要用来加工皮革、毛毡等的抛光加工。 2） 石英砂：类似燧石，比燧石的纯度又高了一层，主要化学成分为 氏硬度 7，理化性能如燧石。石英砂来源于石英矿或从河砂中筛选加工，其用途类似燧石，迄今国内有些小砂布砂纸厂还在用石英砂作为生产的原料进行生产，其目的在于生产的砂布或砂纸以低于用人造磨料所生产的砂布或砂纸的价格，销售于广大农村、乡镇企业加工使用，质量下乘，但也有一定的市场。 3） 紫红铁粉即氧化铁：多用于天然的、也可以经过人工制造的。由于质地比较柔和，主要用于工件的清理和抛光的目的加工，如部分光学玻璃的研磨或抛光也用紫红铁粉进行加工。 11 4） 柘榴石：系一种天然矿物材料，如采用这种柘榴石在高温条件下进 行热处理，可使这种材料的硬度和韧性增强。柘榴石容易沿其材料的结晶体的断裂面而断裂，这样可使柘榴石具有较好的切削刃提高磨削效率。用柘榴石制成的涂附磨具可用于材料如木材或金属材料进行磨削加工，在国内或国外已不多用于生产涂附磨具，更极少用于制造固结磨具，已趋于淘汰的局面。 5）金刚砂（ 系自然界中刚玉（ 化铁的混合物。这种矿物原料在世界上许 多地方的蕴藏量都很丰富，矿石的质地与晶位各异，这种矿物材料的切削性能较差，一般只作为抛光使用。现在用这种天然矿物制造磨具已经不多，属于淘汰的趋势。 6）氧化锶（ 抛光性能甚好，适用于作抛光材料，并制成氧化锶粉加磨削剂直接做为抛光材料，在国内一些光学玻璃厂还在使用如上海光学仪器厂等。 7）金刚石：天然金刚石又称金刚钻，系自然界最硬的物质，莫氏硬度为 10，天然金刚石产于南非、刚果，中国也有，价格十分昂贵，常用于作手饰及装饰品，自人类发明人造金刚石之后，在制造磨具上就多用人造金刚石作磨具，在极个别的应用范围内才采用天然金刚石。 总之，天然矿石的磨料已趋于淘汰之势。 阶段国内磨削加工科学技术新进展 1. 继续提高磨削效率 进一步发 展高速磨削，不仅在普通外圆、内圆、轴承磨床上提高速度，而且也在诸如轧辊磨床 (险峰机床厂 )上也由 35m/s 提高到 45m/采用动压轴承主轴条件下实现了高效高速低粗糙度磨削 (广西大学、湖南大学 )。在一汽早已将高速磨削定为许多工艺的必行工序。 发展缓进给强力磨削工艺及机床，例如北京机床研究所与北京第四12 机床厂在国内最早发展此种机床，近年又在杭州机床厂等单位发展了 029型液压缓进给成型磨床， 数控缓进深切成形强力磨床。电机功率后者已达 32生产中的应用除了加工汽轮机及燃气轮机叶片根部 外，在游标卡尺零件，三爪卡盘零件， 50有很大进步，天津机床厂还发展了 迅速发展高效砂带磨削工艺，例如对汽油机叶片工作面加工，镍材及钛材的磨削， 190发动机气缸盖磨削，合金钢线材、带材磨削，大型宽钢板表面磨削专用尤门式磨床的开发等 (东北工学院、湖南大学、华中理工大学等 )。由于郑州第二砂轮厂成功地引进了宽砂带静电植砂全套设备，并且年产量达数百万平方米，因而为今后在国内更广泛应用砂带磨削创造了很好的条件。沈阳地区的矿山机器厂，重型机器厂对砂带磨削均有不 同的开拓应用。重庆大学青年工学硕士黄云同志和重大机械厂在科研和生产相结合方面，成功地闯出了一条新路，研制成功并取得了多种型号有自己专利的砂简易磨床，现已达到年产数百台规模。 发展重负荷磨削、磨削速度已达 80m/00500N5000N)以上使金属去除率大大提高。冶金行业近年自国外引进不少高效钢坯磨床外，由冶金部组织东北工学院，苏州冶金机械厂等单位开发了 1型双面立式半自动修磨生产线，填补了当时的国内空白。重庆特殊钢厂发展的钢坯磨削技术在生产中经过多年考验证明是成功的。在这方 面第三砂轮厂已拥有大批量生产高速重负荷砂轮的技术能力及生产能力，第三砂轮厂不仅已对 63m/s 250500轮进行了鉴定，而且也已试制了 80m/s 重负荷砂轮，在磨料方面已采用了粗粒度刚玉，烧结刚玉及二者混合压制烧结产品，得到了用户欢迎。从磨削科技进展看，在高速重负荷磨削方面由于宝山钢厂、大冶、大连、长城、齐齐哈尔诸钢厂引进国外许多钢坯磨床，而促进了重负荷磨削的发展。 13 发展了其它各种形式的磨削。如磁力研磨 (哈工大 )、砂页轮抛光磨削 (河北煤建学院），磨料流加工工艺 (一汽 )，立轴平磨的强力磨削 (东工 )。为 了提高磨削效率而积极研究各种磨削液，如对钛材的加工 (西北工大 )， 2 化学合成磨削液 (东工 )，发展 海磨研所 )。而大连组合机床所研制的多种型号半自动离心式净化装置及全自动纸带过滤机可广泛应用于各种精密磨床，珩磨抛光等。在高效磨齿工艺方面，上海磨床所发展了用球面蜗杠砂轮磨，重庆大学在高效磨齿工艺上做了很多工作。 2. 继续提高磨削精度、质量、发展超精密磨削 在高精度磨削所需要的磨庆方面，经过长期努力，已批量生产供应市场。上海机床厂已有多年生产。北京第二机床厂的 海第三机床厂生产的 江机床厂的 为数控高精度千分尺丝杠磨床， 外还有丝杠磨床及内螺纹磨床及蜗杠磨床等。 提高磨削精度仍是工艺的主要方面，在高精度平面磨削中为了降低由于砂轮不平衡而造成的波纹，已开展试用 轴平面磨床砂轮对精度及波纹的影响的研究 (杭州机床厂 )，滚珠螺母内滚边的磨削精度的研究 (西安交大 )等。 提高表面质量与改善磨削表面质量情况是重要方面。这方面研究工作进行较多的如预应力磨削 表面残余力研究 (华南理工大学 )，磨削烧伤用模糊数学法加以预测 (吉林工大 )或用模糊数学方法评定磨削表面质量等 (北方工大 )。 随着集成电路等工业部门的兴起，硅片内孔切割用的金钢石薄片砂轮已成功生产，表面超精密加工的科技工作已在一些研究院所及高校进行。 14 1991年 5月沈阳第一机床厂等单位成功地研制了小径定心花键侧面磨床磨削工艺，为贯彻国家标准 1144 87矩形花键连接标准提供了重要技术依据，并且在 1991年 9 月的第二届中国国际机床展览会上展出了据此工艺而研制成功的 立式矩形花键孔键侧磨床，为今后 机床行业滑动花键副及相应齿轮副配合质量的进一步提高创造了有利条件。 3. 继续为提高磨削加工过程的自动化程度、发展数控磨床、附加数显装置及自动测量等 我国目前磨床品种虽已达 400 种左右，但对于数控生产型及自动化生产型的产品还感不足，上海重型机床厂与德国合作生产的 30 158精密尤门导轨磨床，配有自行开发的数控系统，具有 定选择粗精磨削量，凹凸形状的磨削功能，已向国内外提供了数台产品。险峰机床厂与德国瓦德里希 数控轧辊磨床，提供给武钢等大型企业。武汉机床厂发 展了 度可达 锡机床厂为满足喷油嘴大批量、高精度生产而开发了 042京第二机床厂开发了 精度半自动万能外圆磨床， 海第三机床厂的 市机床工业公司的生产的 3自动轴承沟道超精研机不仅实现全自动而且粗糙度可达 上海机床厂、济南第四机床厂分别制造了 026型高精度数控外圆磨床，还开发了 控光学曲线磨床。在自动化轴承环内外圆磨床方面开发并生产的型号有 3等。在磨床用数控系统开发方面，有北京机床研究15 所承担、北京机械工业自动化所参加研制的产品，测量范围为 5180复性 和固结修锐 工具修锐法(如油石法、刚玉块切人法、砂轮对磨法等 )两大类，此外还有电解在线修整法、电火花修锐法、高压水喷射修锐法和激光修锐等。 对于新型修整方法，应加快实用化研究。修整系统的发展应优先考虑通用的高效修整系统的研究 磨削的成拟化与智能化 超高速磨削的实验研究需要耗费大量人力物力因而随着计算机技术的发展，利用计算机进行磨削过程的仿真是一个重要的研究课题 拟实验室”作为一个重要的合作项目，虚拟磨床可以建立一个逼真的虚拟磨削环境，可用于评估、预测磨削加工过程和产品质量以及培训等一利用计算 机仿真可模拟磨削过程，对磨削区温度场、磨削力变化等进行仿真，分析预测不同条件下磨削精度和磨削表面质量。 磨削过程是一个多变量的复杂过程随着人工智能技术和传感器技术的发展，智能磨削也成为个重要的研究方向。智能加工的基本目的就是要解决加工过程中众多的不确定性的，要有人干预才能解决的问题。由计算机取代或延伸加工过程中人的部分脑力劳动。实现加工过程中的决策、监测与控制的自动化其中关键是决策自动化。 机床智能磨削系统的基本框架由以下二部分组成 :过程模型和传感器集成模块。利用多传感器信息融合技39 术，对加工过程信息进行处 理，为决策与控制提供更加准确可靠的信息。多传感器信息融合的实现方法有加权平均法、卡尔曼滤波、贝叶斯估计、统计决策理论、 据推理、具有置信因子的产生式规则、模糊逻辑、神经网络等；决策规划与控制模块，根据传感器模块提供的加工过程信息，作出决策规划，确定合适的控制方法，产生控制信息，通过 制器作用于加工过程，以达到最优控制，实现要求的加工任务。知识库与数据库，存放有关加工过程的先验知识，提高加工精度的各种先验模型以及可知的影响加工精度的因素，加工精度与加 等。此外，应能自动学习与自动维护。华中科技大学、清华大学、西安交通大学、南京航空航天大学、天津大学、国防科技大学和东北大学等都先后进行过智能制造技术或智能制造系统等的研究工作。华中科技大学与汉江机床厂曾合作进行过螺纹智能磨削的研究。东北大学目前也正在国家教委的资助下进行智能磨削的研究。 40 2 珩磨技术 缸孔平台珩磨技术作为内燃机缸孔或缸套精加工的一种新工艺，初期主要用于高压缩比的柴油机，近几年有了进一步的发展，在汽油机上也得到了广泛的应用。平台珩磨技术可在缸孔或缸套表面形成一种特殊的结构， 这种结构由具有储油功能的深槽及深槽之间的微小支承平台表面组成。这种表面结构具有以下优点： 良好的表面耐磨性； 良好的油膜储存性，可使用低摩擦力的活塞环； 降低机油消耗； 减少磨合时间（几乎可省掉）。 孔平台珩磨的工艺过程 为形成平台珩磨表面，在大批量生产时一般需要进行粗珩、精珩、平台珩磨三次珩磨，其作用分别是： 粗珩：预珩阶段，主要是要形成几何形状正确的圆柱形孔和适合后续加工的基本表面粗糙度。 精珩：基础平台珩磨阶段，形成均匀的交叉网纹。 平台 珩：平台珩磨阶段，形成平台断面。 要想获得理想的表面平台网纹结构，对精珩和平台珩的同轴度要求很高，因此将两个阶段合并成一次加工更为合理，通过设计成有双进给装置和装有精珩、平台珩两种珩磨条的珩磨头，能够实现一次装夹即可完成精珩和平台珩，消除了重复定位误差的影响，可以减轻前加工的压力和对机床过高精度的要求。 台珩磨表面质量的评定方法 41 由于采用国际标准中的 此，发动机制造商纷纷制定了自己的平台珩磨表面标准。经过几年的实践和发展 *趋完善，但至今没有统一的平台珩磨技术规范，由于一汽大众公司及一汽轿车公司均采用德国设备和德国标准，这里主要介绍德国用于评定平台珩磨表面质量的几个参数及相应标准。 1） 均峰谷高度 ( 在滤波后轮廓的 5个彼此相连的取样长度范围内局部峰谷高度 局部峰谷高度 取样长度范围内通过轮廓的最高点和最低点的平行线之间的距离。值得注意的是， 国际标准中的 观不平度十点高度 )是不同的。 2）波度 如图 3所示，波度为经过滤波轮廓的水平方向上的最大峰谷高度。 3）核心剖面深度 列参数 核心剖面深度 列参数包括核心剖面深度 峰高度 沟痕深度 尖峰材料比率 沟痕材 料比率 。 台珩磨工艺中的几个关键问题 1）表面质量参数的确定 缸孔的表面质量参数通常是在产品设计过程中由设计人员给出的，过去由于一般仅采用表面粗糙度 品对工艺的要求比较少。采用平台珩磨标准后，表面参数和评价标准将决定工艺方法，包括设备结构、珩磨条类型、检测设备等，如：德国大众公司采用国 3z、 对检测设备42 有明确的要求。因此可以讲，缸孔平台表面质量参数的确定 是产品与工艺相结合的过程，尤其是对老产品的改造。 2）两次珩磨还是三次珩磨 过去一般认为两次珩磨和三次珩磨均可实现平台网纹的表面结构。随着工艺水平的提高，现在一般认为只有采用三次珩磨，且精珩磨与平台珩磨在同一工位上一次定位完成，才能获得精确的平台网纹表面结构。 三次珩磨过程中，粗珩磨去除的余量为 30 50珩磨去除的余量为 20 30台珩磨去除的余量为 3 5珩磨时主要去除余量，消除精镗加工的刀痕，为珩磨网纹创造条件；精珩磨形成网纹深沟；平台珩磨珩出平台。 43 3 珩磨工艺及其应用 珩磨工艺 (磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。这种工艺不仅能去除较大的加工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的有效加工方法，在汽车零部件的制造中应用很广泛。 磨加工原理 珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石 ,由涨开机构（有旋转式和推进式两种）将油石沿径向涨开 , 使其压向工件孔壁 ,以便产生一定的面接触。同时使珩磨头旋转和往复运动 ,零件不动 ;或珩磨头只作旋转运动 ,工件往复运动 ,从而 实现珩磨。 在大多数情况下 ,珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动的。这样 ,加工时珩磨头以工件孔壁作导向。因而加工精度受机床本身精度的影响较小 ,孔表面的形成基本上具有创制过程的特点。所谓创制过程是油石和孔壁相互对研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理类似两块平面运动的平板相互对研而形成平面的原理。 珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动 ,使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹 ,而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数 , 因而两次行程间 ,珩磨头相对工件在周向错开一定角度 ,这样的运动 使珩磨头上的每一个磨粒在孔壁上的运动轨迹亦不会重复。此外 ,珩磨头每转一转 ,油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠长度 ,使前后磨削轨迹的衔接更平滑均匀。这样 ,在整个珩磨过程中 ,孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差不多相等。因此 ,随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生干涉点 ,不断将这些干涉点磨去并产生新的更多44 的干涉点 ,又不断磨去 ,使孔和油石表面接触面积不断增加 ,相互干涉的程度和切削作用不断减弱 ,孔和油石的圆度和圆柱度也不断提高 ,最后完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度 ,在可能的情况下 ,珩磨中经常使零件掉 头 ,或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。 需要说明的一点 :由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料 ,加工中油石磨损很小 ,即油石受工件修整量很小。因此 ,孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。所以在用金刚石和立方氮化硼油石时 ,珩磨前要很好地修整油石 ,以确保孔的精度。 磨的切削过程 1)定压进给珩磨 定压进给中进给机构以恒定的压力压向孔壁 ,共分三个阶段。 第一个阶段是脱落切削阶段 ,这种定压珩磨 ,开始时由于孔壁粗糙 ,油石与孔壁接触面积很小 ,接触压力大 ,孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面 因接触压力大 ,加上切屑对油石粘结剂的磨耗 ,使磨粒与粘结剂的结合强度下降 ,因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落 ,油石面即露出新磨粒 ,此即油石自锐。 第二阶段是破碎切削阶段 ,随着珩磨的进行 ,孔表面越来越光 ,与油石接触面积越来越大 ,单位面积的接触压力下降 ,切削效率降低。同时切下的切屑小而细 ,这些切屑对粘结剂的磨耗也很小。因此 ,油石磨粒脱落很少 ,此时磨削不是靠新磨粒 ,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端负荷很大 ,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。 第三阶段为堵塞切削阶段 ,继续珩磨时油石和孔表面的接触面积越来越大 ,极细的切屑堆积于油石与孔壁之间不易排除 ,造成油石堵塞 , 变得很光滑。因此油石切削能力极低 , 相当于抛光。若继续珩磨 ,油石堵塞严重而产生粘结性堵塞时 ,油石完全失去切削能力并严重发热 ,孔的精度45 和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。 2)定量进给珩磨 定量进给珩磨时 ,进给机构以恒定的速度扩张进给 ,使磨粒强制性地切入工件。因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削 ,不可能产生堵塞切削现象。因为当油石产生堵塞切削力下降时 ,进给量大于实际磨削量 ,此时珩磨压力增高 ,从而使磨粒脱落、破碎 ,切削作用增强。用此种方法珩磨 时 ,为了提高孔精度和表面粗糙度 ,最后可用不进给珩磨一定时间。 3)定压 开始时以定压进给珩磨 ,当油石进入堵塞切削阶段时 ,转换为定量进给珩磨 ,以提高效率。最后可用不进给珩磨 ,提高孔的精度和表面粗糙度。 磨加工特点 1）加工精度高 特别是一些中小型的通孔，其圆柱度可达 内。一些壁厚不均匀的零件 ,如连杆 ,其圆度能达到 于大孔 (孔径在 200,圆度也可达 果没有环槽或径向孔等 ,珩磨比磨削加工精度高 ,因为磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外 ,会产生偏差 ,特别是小孔加工 ,磨削精度更差。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度 ,要想提高零件的位置精度 ,需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度 (面板安装在冲程托架上 ,调整使它与旋转主轴垂直 ,零件靠在面板上加工即可 )。 2)表面质量好 表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而提高了产品的使用寿命。珩磨速度低（是磨46 削速度的 几十分之一），且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的平均磨削压力小，这样珩磨时，工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。 3）加工范围广 主要加工各种圆柱形孔：通孔、轴向和径向有间断的孔，如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔、盲孔、多台阶孔等。另外 ,用专用珩磨头 ,还可加工圆锥孔、椭圆孔等 ,但由于珩磨头结构复杂 ,一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体 ,但其去除的余量远远小于内圆珩磨的余量。珩磨几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化硼磨料的应用，进一步拓展 了珩磨的运用领域，同时也大大提高了珩磨加工的效率。 4）切削余量少 为达到图纸所要求的精度，采用珩磨加工是所有加工方法中去除余量最少的一种加工方法。在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作为导向来切除工件多余的余量而达到工件所需的精度。珩磨时，珩磨工具先珩工件中需去余量最大的地方，然后逐渐珩至需去除余量最少的地方。 5）纠孔能力强 由于其余各种加工工艺方面存在不足，致使在加工过程中会出现一些加工缺陷。如：失圆、喇叭口、波纹孔、尺寸小、腰鼓形、锥度、镗刀纹、铰刀纹、彩虹状、孔偏及表面粗糙度等 (见图 3 47 图 3 1 加工工件内壁 图 3 2 可用珩磨进行修孔的工件 采用珩磨工艺加工可以通过去除最少加工余量而极大地改善孔和外圆的尺寸精度、圆度、直线度、圆柱度和表面粗糙度。 48 向柱设计 导向柱是为了保证珩磨头能够高精度的上下运动，保证其和被珩磨孔的垂直度，也能保证其较好的刚度，选用 4根直径 150 2000工锡青铜套与导柱配合，采用酯润滑。既能抱着较小的间隙和较高的刚度，又能保证其能够产生较小的摩擦系数，是一个比较成熟的设计，此结构在各压力机上均有使用，是一个比较可靠的结构；结构图如下图： 图 4 1 导向柱示意图 上图支撑平台采用焊接结构，焊接后人工实效处理，实效处理后加工各配合面，保证它的结构稳定性。 座的设计 下部架体采用 20接后人工实效处理，由于设备在工作过程中需要珩磨液，且设备的底部架体为中空的设计，为了节省空间使设计更加紧凑，于是将珩磨液箱设计在架体中间，如图所示： 49 图 4 2 珩磨机床底座 动气缸设计： 驱动气缸采用 76 1285的气缸驱动
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