珩磨,研磨.doc

珩磨工艺(Honing Process)是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。 珩磨加工原理 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。 珩磨的切削过程 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,孔的精度和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。 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。 定压-定量进给珩磨 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。 珩磨加工特点 加工精度高 特别是一些中小型的通孔，其圆柱度可达 0.001mm 以内。一些壁厚不均匀的零件,如连杆,其圆度能达到0.002mm。对于大孔(孔径在200mm以上),圆度也可达 0.005mm,如果没有环槽或径向孔等,直线度达到0.01mm/1m以内也是有可能的。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)。 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。 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。 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。 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2)。 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。大萝卜(2009-5-01 11:02:09)研磨利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工（如切削加工）。研磨可用于加工各种金属和非金属材料，加工的表面形状有平面，内、外圆柱面和圆锥面，凸、凹球面，螺纹，齿面及其他型面。加工精度可达IT501，表面粗糙度可达Ra0.630.01微米。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。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。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。要正确处理好研磨的运动轨迹是提高研磨质量的重要条件。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。珩磨加工原理及其工艺参数的选择黑龙江红星集团服份有限公司 孙美玲 赵宏德摘要：气缸体缸孔珩磨加工质量严重影响着发动机的性能指标，其参数选择致关重要 。本 文在简述珩磨加工原理及珩磨油石的修整方法后 ，着重叙述了珩磨工艺参数的选择与调整。珩磨工艺参数包括：切削速度 、切削交叉角 、珩磨油石工作压力、工作行程等参数。关键词：珩磨，珩磨油石，扩张，修整，油石，光整加工1 、引言在珩磨加工中，珩磨工艺参数的选择对加工孔的精度、表面粗糙度、加工效率以及珩磨油石的使用寿命等都有很大的影响。2 、珩磨工作原理珩磨加工是采用三块平板互研的原理加工出精密的表面。在磨削中，把珩磨油石切削面和被加工零件表面看做平板互相修整的过程。3 、珩磨油石的修整由于珩磨油石、油石座及磨头体等的制造误差，装配后珩磨头的珩磨油石不可能形成一个归整间断的圆柱面，保证珩磨油石与被加工面都接触良好。虽然在珩磨过程中，珩磨油石可以和工件相互修整，但工件留磨量都较小，所以在最初珩磨过程中就不可能得到充分的修整。尤其是超硬磨料的珩磨油石，由于其本身耐磨，就更不能得到充分的修整。因而在加工中就不可能得到理想的加工表面，精度也无法保证。因此在使用新珩磨油石时，在加工之前必须对珩磨油石进行修理(也称为归圆)。普通珩磨油石的修整，是直接把珩磨油石装在所使用的磨头上，拿到外圆磨床上归圆，这是最理想的。但由于有些磨头本身的结构等其他方面原因，需采用专用夹具在外圆磨床上用砂轮修整其外径。如珩磨工件的精度要求较低，珩磨头为浮动联结，也可以利用废活或加工余量大的工件孔，在所使用的珩磨机床上直接校正归圆。超硬珩磨油石的修整，可在外圆磨床上用炭化硅砂轮进行修整。砂轮转速为18-25m/s，磨头转速为 1-3m /min，进刀深度一般磨修用0.020.04mm/行程 ，精修为0.01mm/行程。同时需要大量冷却液浇入。4 、定压扩张进给形式在定压扩张进给中，珩磨头涨缩机构虽然以恒定的珩磨油石工作压力压向被加工件孔壁，但在磨削中，随着时间的增加，各种要素并不是以固定不变的值进行切削，而是金属磨去量和珩磨油石磨损量随着珩磨时间的增加逐渐减少，而表面质量随着珩磨时间的增加逐渐光滑。之所以产生这种情况，主要是珩磨切削是处于面接触状态，而定压扩张进给随动性强，在磨削中，切削量的大小，取决于磨粒和其锐利情况以及磨下的磨粒与切削被清除情况。5 、珩磨工艺参数的选择5.1 切削速度与切削交叉角的选择5.1.1 速度与切削交叉角切削速度 V 由旋转(圆周)速度 V旋 和往复速度V往 合成。在珩磨加工过程中，由于切削运动的结果，珩磨油石的磨粒在加工面上切削出交叉网纹，其网纹形成的角度叫切削交叉角 。上升网纹与水平线形成的角度叫做切削升角1 ，下降网纹与水平线形成的角度叫切削降角2。上述情况如图 1 所示。图 1 切削速度与切削交叉角的关系5.1.2 珩磨切削速度的计算珩磨切削速度可按下述公式计算。旋转(圆周)速度计算公式为：V旋 = D n/1000 (m/min)式中 ：D 一被加工直径 mm n 一主轴转 速 r/min珩磨：用镶嵌在珩磨头上的油石（又称珩磨条）对精加工表面进行的精整加工。又称镗磨。主要加工直径5500毫米甚至更大的各种圆柱孔，孔深与孔径之比可达10或更大。在一定条件下，也可加工平面、外圆面、球面、齿面等。珩磨头外周镶有210根长度约为孔长 1334的油石，在珩孔时既旋转运动又往返运动，同时通过珩磨头中的弹簧或液压控制而均匀外涨，所以与孔表面的接触面积较大，加工效率较高。珩磨后 孔的尺寸精度为 IT74 级，表面 粗糙 度可达Ra0.320.04微米。珩磨余量的大小，取决于孔径和工件材料，一般铸铁件为 0.020.15 毫米，钢件为 0.010.05毫米 。珩磨头的转速一般为100200转分，往返运动的速度一般为1520米分。为冲去切屑和磨粒，改善表面粗糙度和降低切削区温度，操作时常需用大量切削液，如煤油或内加少量锭子油，有时也用极压乳化液。珩磨加工原理及其工艺参数的选择 - Page 25.1.3 切削速度对切削量的影响在珩磨加工中，切削速度对比切削量（切削量/所切入的功表明珩磨油石的锐利性）影响较小。无论珩磨铸件或珩磨钢件 ，切削速度的变化，其比切削量变化不大。5.1.4 切削交叉角对切削量和珩磨油石磨损量以及表面粗糙度的影响在珩磨加工中，切削交叉角对切削量和珩磨油石磨损量以及表面粗糙度影响较大。增加切削交叉角，比磨石减量随着增加。当然，被加工面粗糙度也随着变粗。这是因为在珩磨切削过程中，保持珩磨油石的锐利是靠加工表面粗糙度来修整，只有锐利的珩磨油石切削量才能提高，而油石要锐利就必然要磨损。当切削交叉角为0时，切削效率低 ；当切削交叉角为 90时，珩磨油石磨损大，加工表面粗糙度粗 ，这样反而使切削量不大。通过实验，当切削交叉角为 45左右时切削量最大。因此，在珩磨加工中，要提高生产率应采用 45左右的切削交叉角 ，在精加工中可采用 20-30。5.2 珩磨油石工作压力及其影响5.2.1 珩磨油石工作压力所谓珩磨油石工作压力 ，系指珩磨油石作用在被加工表面的压强单位面积上的压力。而不是机床压力表上的数值或其他压力数值。本文讨论定压扩张进给的珩磨机床，其珩磨油石工作压力可按下式计算 (不考虑摩擦力和其他作用力)。P = （d2p/4Bln )ctg/2式中 P一珩磨油石工作压力，kgf/cm2barB一珩磨油石宽度 ，m m L一珩磨油石长度 ，m m n一珩磨油石条数5.2.2 珩磨油石工作压力的选择珩磨油石工作压力对珩磨切削性能影响很大，直接影响切削效率、珩磨油石磨损量和工件精度与粗糙度。珩磨工作压力大时，珩磨切削量和珩磨油石磨损量都大，加工精度和表面粗糙度也差。珩磨工作压力小时，切削量和珩磨油石磨损量都小，加工精度和表面粗糙度则好。选择珩磨油石工作压力时，除根据上述情况考虑外，还要根据所使用的机床动力大小 、珩磨头及珩磨夹具的刚性、珩磨油石的强度 、珩磨；油石与被加工面的实际接触面以及工件的材质、尺寸大小和形状等因素全面考虑 。一般情况下，生产型珩磨机的珩磨油石工作压力可按表 1 选择。修配型珩磨机，因其功率小所配的珩磨头和夹具刚性相对较低 ，其珩磨油石工作压力应减少，一般为 2-5 kgf/cm2 。珩磨油石工作压力的选择图 2 珩磨行程与越程量关系6、珩磨工作行程的计算与调整为了加工出直径一致、圆柱度好的孔，必需调整好珩磨工作行程及相应的越程量。如图2 所示，若珩磨油石长度为