机械加工摩擦学大作业.docx

超声振动珩磨阀套的研究1.珩磨加工特点（1）加工精度高 特别是一些中小型的通孔，其圆柱度可达1um以内。一些壁厚不均匀的零件，如连杆，其圆度能达到2um。对于大孔（孔径在200mm以上），圆度也可达5um，如果没有环槽或径向孔等，直线度达到10um/1m以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高，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，磨削比珩磨精度更差。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，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。磨削比珩磨切削压力大，磨具和工件是线接触，有较高的相对速度。因而会在局部区域产生高温，会导致零件表面结构的永久性破坏。（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 为达到要求的精度，采用甭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，然后逐渐珩去其余需去除余量最大的地方, 直至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以下一些加工缺陷。如失圆、喇叭口、波纹孔、尺寸小、腰鼓形、锥度、膛刀纹、铰刀纹、彩虹状、孔偏及表面粗糙度等。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。2.珩磨加工工艺（1）珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石，由胀开机构有旋转式和推进式两种将油石沿径向胀开，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。（2）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。所以我们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。3.珩磨工艺在阀套加工中的应用（1）阀套加工 阀套特点：加工夹持易变形，磨削加工后孔的圆度、圆柱度、尺寸精度较难保证。由于珩磨工艺具有加工精度高、表面质量好、加工范围广、切削余量少、纠孔能力强等特点，在阀套加工中常用珩磨工艺。（2）阀套加工工艺 国内外加工阀套零件的方法比较接近，阀套零件的材料一般采用40Cr钢，内孔进行高频淬火处理，其主要加工流程如下表所示。阀套加工工艺流程4.超声振动系统（1）超声振动系统组成 主要由超声波发生器、超声波换能器、超声波变幅杆三部分。 超声波发生器主要由振荡器、电压放大器、功率放大器和输出变压器等部分组成。其中，振荡器是超声频发生器的核心。根据超声波加工的需要，超声波发生器的输出波形可以是正弦波或是非正弦波，但以正弦波最为多见。 超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件，常用的换能器有磁滞换能器和压电换能器。 超声变幅杆是超声系统的重要组成部件，它被用来将换能器传来的由电能转换成的机械能传递给被加工工件，是功率超声振幅的机械放大级，用以提高超声加工功效。（2）超声振动系统工作原理 超声波振动是通过超声波发生器将 220V 或 380V 的交流电转换成功率为300W 和频率为 16kHz 以上的超声频电振荡信号，再将电信号加到换能器上，使其产生同频率的机械振动，此振动通过变幅杆将振幅放大，最终在工具端部产生足够大的机械振动幅值。5超声振动珩磨技术超声珩磨加工是利用表面微细沟槽自成机理的精密加工，是在加工表面上制造网纹的加工方法。表面微细沟槽自成机理是使所用的砂轮、磨粒在其运动轨迹上交错分布，或在与运动轨迹方向垂直或倾斜的方向上交替运动，就能连续地形成凸凹面，在形成过程中工件受到脉冲力切削力作用，砂轮和磨粒则受到脉冲切削抗力的作用。与相同切削深度切削平坦部分的正常切削相比，相对净切削时间减少，从而其主切削力、吃刀抗力大大降低，并且其振动系统构成了不灵敏性振动切削机理，使挤压在工件和砂轮上的压力减小，提高了加工效率（1）超声珩磨原理 在不改变珩磨头体基本结构的基础上，再浮动连接超声振动系统，使油石条附加上一个超声频的纵向振动，实现油石磨粒的脉冲珩磨，实现了在普通珩磨基础上附加了超声频的超声振动珩磨。（2）超声珩磨运动分析 按超声波的振动方向相对于切削速度方向可分为：轴向振动、径向振动和扭转振动三种形式，三种运动形式如下图：超声振动珩磨的振动形式三种振动方式都使油石的合成速度附加了正弦波，油石相对于工件的运动速度变化如下图：合成速度分析（3）超声振动珩磨装置的结构设计 超声振动珩磨装置的作用是使油石产生超声频振动，并达到一定的振幅，在机床上不停机的情况下可以实现自动加压，以完成珩磨加工。 超声振动珩磨装置是由声振系统（换能器、变幅杆、弯曲振