卧式超声珩磨机床设计1-实习报告

毕业实习报告姓名: 李惠芳班级: 机制 03-2 班学号: 03080037指导老师: 焦锋日期: 2007.5 河南理工大学毕业实习报告- 2 -目录第一章 实习简介 .- 3 -第二章 珩磨及珩磨的特点 .- 4 -1、珩磨加工的原理及特点 .- 4 -1、珩磨工艺的特征 .- 4 -2、珩磨头及油石 .- 5 -1、珩磨头的构造 .- 6 -2、油石的选用 .- 8 -3油石用结合剂 .- 9 -4、油石的尺寸和胶合方法 .- 10 -3、珩磨的工艺参数及其特点 .- 11 -1、选择切削用量的选择 .- 11 -2珩磨的切削压力 .- 13 -3珩磨用的冷却液 .- 14 -第三章 超声加工 .- 15 -1、超声加工的原理和特点 .- 15 -1、超声加工的原理 .- 15 -2、超声加工的特点 .- 15 -3、超声珩磨装置 .- 16 -2、超声珩磨的主要参数选定 .- 19 -1、超声波发生器 .- 17 -2、超声换能器 .- 17 -3、变幅杆 .- 19 -4、弯曲振动圆盘 .- 20 -5、挠性杆-油石座振动子系统 .- 20 -6、油石 .- 21 -7冷却液 .- 21 -小 结 .- 22 - 河南理工大学毕业实习报告- 3 -第一章 实习简介新学期伊始，在做完我们的课程设计后，我们开始了毕业实习，其主要目的是为了我们即将迎来的毕业设计，因此此次实习有很重要的意义。具体说来，这次实习是为毕业设计服务的。他将帮助我们完成设计任务，了解和深入我们所选的题目。我选的题目是超声珩磨装置的设计，对于这个题目我感觉是比较陌生的，首先没有系统的珩磨加工的理论知识，其次超声加工作为比较前沿的题目也是比较陌生的，因此这就更加使我提高了对本次实习的重视度。我们实习的地点选在焦作神华机械有限公司.在这里我们深入的了解到，珩磨是一种固结磨料加工工艺，它通过磨料压力进给的切削精整加工。以及珩磨机的结构和工作原理，珩磨头的结构和工作方式。特别适合加工内孔，一定条件下还可以加工外圆面、球面和齿面等。作为第二实习地点的河南理工大学先进制造研究所，使我们对超声加工有了比较系统的了解和认识。超声加工是利用超声振动的工具端面，促使悬浮在工作液体中的磨粒冲击工件表面，去除工件表面材料的加工方法，很明显超声珩磨也就可以理解为利用超声振动使固结磨粒压力进给加工工件表面的加工方法，在河南理工大学先进制造研究所我们通过参观他的工作方式，对超声珩磨有了比较深入的认识，尤其是它在加工脆硬材料时显示的优势，比如陶瓷。超声珩磨加工，可以极大程度保证加工精度,提高生产的效率。 河南理工大学毕业实习报告- 4 -第二章 珩磨及珩磨的特点二十年代初期，随着内燃发动机制造业的蓬勃发展，工人阶级创造了一种用磨条磨削发动机气缸内表面的方法，过种方法就叫做珩磨。最初，珩磨工艺只在汽车、船舶和航空发动机制造业中应用。由于珩磨加工出来的零件表面质量好，光洁度高，生产效率高，而且经济，所以很快就被入们推广应用到机械制造业的各个部门中去，成为比较先进的表面光整加工方法之一。1、珩磨加工的原理及特点1、珩磨工艺的特征珩磨是磨削的一种特殊形式它是用颗粒很细的油石（也称磨条）和适当的冷却液，利用可涨缩的磨头，使油石对机加工零件作综合运动（旋转和往复） ，来加工圆柱内表面的一种精整加工方法。珩磨用的工具叫做珩磨头，呈磨柱形。实际生产中，珩磨圆柱外表面时，偶而也有采用外珩磨头的，不过它的结构复杂，操作困难，加工效果比校差。后来，通过生产实践，不断总结经验，采用两只特殊的细粒磨轮，交替磨削圆柱表面，以代替外珩磨头，同样达到了表面精整加工的目的这种方法，称之谓双轮衍磨。它采用的工具简单，效果与珩磨相同，不但生产效率高，而且成本低廉因此，外珩磨头几乎就完全彼淘汰了珩磨圆拄内表面的珩磨头，一般以铰接形式与机床主轴相联结。它的四周平均分珩着几块油石。工作时，机床主轴带着它在孔内不断地作旋转和柱复运动。通过珩磨头内部的机构，控制油石涨缩。当油石涨开时，就磨削金属。珩磨头作旋转和往复运动时，油石表面的磨粒沿零件加工表面不断地来回磨削，磨粒在零件表面这样运动的结果，形成了一条条螺旋线。当珩磨头向上运动时，得到的是右螺旋线，向下运动时，得到的是左螺旋线左右螺旋线交叉重叠的结果，在零件表面形成了复杂的网状细纹，这种网状细纹的表面光洁度很高，可以达到 GB 103168 所规定的s12当具有这佯光洁表面的零件工作时，它的网状细纹可以贮存润滑液，使零件的接触表面形成很好的液体摩擦，从而得以减轻零件运动表面的磨损。珩磨用的油石，是用极细的磨料颗粒制成的。珩磨时，磨粒在零件表面形成的切削压力很低，一般不超过 410 公斤厘米，所以零件表面产生的切削温度不高，一般不超过 河南理工大学毕业实习报告- 5 -50。由于切削力引起的村料结晶变化很小，因而零件表面的金属层也不容易遭到破坏。珩磨后的零件表面质量很高，耐磨性也好。由于珩磨头在半径方向的刚度比较太，因此油石在被加工孔半径较小地方的切削压力就增加，这局部地方磨去的余量也就多。这样，被加工零件的表面就不断得到修正，逐渐近似精密的圆柱表面，从而使被加工孔获得很正确的几何形状，椭圆度都极小。珩磨后的零件孔所以能达到很高的尺寸精度，也是因为珩磨能精密地调整并磨去一定余量的缘故。它们的公差可以控制在 00050025 毫米范围内。换旬活说，可以达到国家标准 GB 15959 中规定的四级或五级精度要求。珩磨工艺实际使用的范围很广，它可以加工直径 81600 毫米的任何零件的孔，深径比可达到兀D109 或更高比值。近年来，由于双轮珩磨和金刚珩磨等新工艺的发展，珩磨在实际应用中不但可以加工零件的内圆柱表面，而且可以加工外圆柱表面，加之珩磨工艺生产效率高，成本低廉，因此是个很经济的加工方法 随着机械制造业的高速发展，对零件的加工质量要求越来越高，下但要求有很高的精度，而且要求有良好的表面光洁度。因为珩磨工艺有上述许多优点，所以趋来越被人们欢迎，并广泛地被应用在汽车、拖拉机、船舶、航空和机器制造的各个部门中。例如汽车、拖拉机发动机的气缸、缸套、连杆、液压作动筒、千厅顶和液压阀壳体、花健孔、齿轮、圆柱外表面以及各种等径管子和炮膛等，都采用珩磨来最后修饰被加工零件的表面，以达到精整加工的理想效果。2、珩磨头及油石1、珩磨头的构造珩磨头是磨孔用的一种工具，呈圆柱形。因为珩磨的零件孔有大有小，有深有浅，所以珩磨头的结构形状也不尽相同，有普通珩磨头深孔珩磨头、浅孔珩磨头和阶梯孔珩磨头等。虽然由于用途不一样而结构稍有区别，但不论时那一种珩磨头来说，都必须具备以下几个基本条件，（1）珩磨头上的油石对加工零仲表面的压力能自由调整，并能保持在一定的范围内；（2）珩磨过程中，油石在轴的华径方向上可以自由均匀地涨绪；（3）珩磨过穆中，零件孔的尺寸在达到要求之后，珩磨头上的油石应能自动停止涨 河南理工大学毕业实习报告- 6 -开图 2-1 珩磨头图 2-1 所示的珩磨头，是靠液压控制油石涨缩的。它主要由两个部分组成：上部一调节头，下部一工作头。工作头是由钢质壳体 1 和壳体上嵌装六块油石座 2 所组成油石座 2的两端用弹簧 6 来固定，使它们紧紧靠在壳体 1 上。在壳体 1 内部有一根长心棒 7，通过中间传递杆 6 和两个锥体 3 铰接起来。当液体压力传到心棒 7 上时，心棒 7 便向下推动中间传递杆 6，使两个锥体 3 同时往下移动，从面推动垫块 4，使油石座 2 徐徐向外涨开。此时，珩磨头上的油石以固定的压力磨削金属。当珩磨过程结束时，即零件孔尺寸达到要求之后， 河南理工大学毕业实习报告- 7 -操纵机床，压力消失，心棒 7 便向上退回，弹簧日压缩油石座 2，油石就向内收缩。为了防止油石在珩磨头从零件孔内进出时碰伤零件的加工表面，在壳体 1 的周围，专门镶有夹布胶木板调节头作调节工作头涨缩用。当拧动珩磨头上的刻度盘时，可以直接控制两个锥体 3的移动，通过它来操纵油石的涨缩尺寸。在珩磨过程中，调整油石的涨缩尺寸和补镗油石的磨损量等，都是用调节头来实现的2-2 图示是珩磨深孔用的珩磨头（孔的长度与直径之比接近 LD=10） 。它的结构是：壳体 1 上的油石座均匀地分布着五块油石 2。心棒 3 和液压缸的活塞连接在一起。当液压缸的活塞移动时，带着心棒 3 向下，推动螺杆 4，使锥体 5 向前运动。锥体 5 推动垫块 6，使油石向外涨开而磨削零件。当液压缸的活塞往回运动时，压力消失，心棒 3 随着洁塞向上。此时油石座 7 借弹簧力的作用恢复到原来的位置，又紧紧地固定在壳体 1 的四周。2-2 深孔用的珩磨头右图是珩磨带键槽的孔时用的珩磨头。它的结构是：珩磨头壳体 4 内的拉杆 2 与心棒 6 连接在一起，通过垫块8 来支承油石座 9。心棒 6 上带有两个角度为 15的锥体。为了限制心棒 6 移动和自由旋转，在它的上部开有键槽，槽内装有螺钉键 5 弹黄 7 用来紧固油石座并防止垫块 8 从壳体内脱落。珩磨头通过销钉 3 和销子 1 固定在机床的主轴上。这是刚性联结珩磨头。工作时，零件应该采用浮动夹具夹紧。固定在珩磨头四周的油石，与珩磨主轴中心线成一个角度 a。这个角度的大小，应随被珩磨零件孔内键槽的长度、宽度和数量而变化。例如：加工直径 40 毫米的孔，孔内有六个长 100 毫米、宽 6 毫米的键槽，则建议采用宜径 36 毫米的珩磨头，用六块油石，长度为 50 毫米，宽度为 8 毫米，与轴心线成 20 度夹角。这样安装油石，可以保证在同一时间内超越键槽的油石经常不少于两块，珩磨出来的零件质 河南理工大学毕业实习报告- 8 -量就有保证。2、油石的选用珩磨前正确地选择油石，是保证顺利完成珩磨工艺的重要条件之一。油石的性能，主要内四个因素来决定：（1）制造油石用的磨料；（2）磨料的粒度；（3）油石的硬度；（4）粘结磨料用的结合剂1、磨料目前工厂内使用的珩磨用油石，主要是由白刚玉（代表符号 GB） 、黑碳化硅（代表符号 TH）和绿碳化娃（代表符号 TL）等 3 种磨料所制成。它们的特性不同，用途也就不一样。白刚玉磨料的颗粒是白色的，硬度较高而尖锐，但韧性较差。用它制成油石，在磨削时，磨粒容易碎裂。因此，磨削热量小，适宜珩磨淬火钢、高碳钢、高速钢以及薄壁零件等抗拉强度高和韧性相差大的金属。它的缺点是：在磨削过程中，磨粒往往很快就全部崩坏，而且常常会整粒地掉下来，严重时，甚至使油石表面很快就失去切削能力。因此，常常要更换或者重新把油石修磨之后，才能继续使用。碳化硅由于颜色的不同，分成黑色和绿色两种，它们的表面光滑，硬度比刚玉还高。其中绿色碳化硅比黑色碳化硅的硬度还要高些。但韧性都比较差。碳化硅磨料的颗粒上，布满了尖悦的棱角。由干它的性质比绞脆；在磨削过程中，因粒表面的棱角磨钝之后，磨粒本身能自动分裂而逐渐剥落，从而产生新的切削能力，这种现象叫做自锐作用。这是碳化硅的优点。用碳化硅制造的油石，磨削零件时，能获得教高的生产率和表面光洁度。因此，碳化硅油石适合于珩磨强度低和性能脆的材料，例如铸铁、黄铜等某些有色金属和非金属材料。2磨料的粒度粒度是指磨料颗粒的粗细和大小。油石是用粒度很细的磨粒制成的。油石粒度的粗细，对珩磨出来的零件表面光洁度有直接的影晌。一般说来，珩磨时选择的油石粒度越粗，切削金属越快，生产率也就越高但得到的加工表面光洁度较差。反之，选择的粒度越细（号越大） 得到的表面光洁度就越高。为了有效地切去加工余量，粗珩磨时选择粒度为 80180的油石，通常采用的粒度是 120，珩磨出来的零件可以达到7 的光洁度。精珩磨时选择粒 河南理工大学毕业实习报告- 9 -度为 280W 20 的油石，经过两次珩磨以后，可以达到812 的表面光洁度，甚至更高。按照我国新修订的磨料粒度标准，制造油石用的磨料粒度，可分为 16 级。3油石的硬度所谓油石的硬度，指的并不是磨料颗粒本身的硬度，而是油石结合剂的强弱。结合剂强弱的具体表现，就是磨料颗粒从结合剂中脱落下来所需要的力量的大小如果结合剂很强，就是说，要用很大的力量，才能使磨粒从油石的表面脱落，那么，这种油石就是硬油石反之，如果磨粒很容易就从油石的表面脱落下来，那么，这种油石就是软油石。由此，我们对结合剂提出了一个基本要求：要求它能够保证磨料颗粒在切削金属时紧紧地粘在油石表面上，一直到磨粒将要磨钝而没有完全磨钝之前才让它脱落。如果结合剂太强，磨粒已经磨钝但还不能从油石表面脱落，那么，油石就变钝了，再也磨不掉金属了。过样，油石和零件表面的摩擦力就会增加，使零件表面发热而出现烧伤，表面光洁度就降低；反之，如果结合剂太弱，珩磨过程中油石的磨削性能虽很好，但磨粒还没有磨钝就很快从油石表面脱落，这样，油石的消耗量很大，有时甚至会改变它本身的形状，珩磨出来的零件就不可能获得正确的几何形状。根据这个道理，选择油石的硬度，应该和磨削的金属硬度成适当的反比。正常情况，加工的金属愈硬，磨料饨得愈快。为了保持良好的切削性能和不烧伤零件，磨粒应该很快脱落，突出新的锐利的棱边才好。所以，磨硬的金属要选择较软的油石。加工软金属时，油石表面的磨粒不容易磨钝，为了下使油石表面的磨粒在未磨钝之前就脱落，选择的油石硬度就应该偏高一些。所以，磨软金属要选择较硬的油石。例如：珩磨淬过火的合金钢和高速钢时，油石的硬度应该迷择 R2ZR，珩磨未经淬火的钢时，油石的硬度应该选择 ZRIZz 。珩磨特别软的金属时，为了防止切屑堵塞油石表面，油石的硬度只能选择得稍为软一些。如珩磨铝合金或青铜等有色金属时，油石的硬度应该选择 ZR2 ZR3 之间，珩磨铸铁时，硬度应选择RR。ZY3 。此外，珩磨小孔时，应该适当地增加油石的硬度，这样才能保证孔的正确几何形状油石的硬度，可以在洛氏硬度计上确定。用负荷 60 公斤、直径 3175 毫米的钢球压入油石表面，根据钢球在油石表面的压印大小，以确定它的硬度等级 4油石用结合剂制造油石用的结合剂，主要有陶瓷（代号 A）和树脂（代号 s）两种目前生产中用得比较普遍的是陶瓷结合剂油石。这是因为陶瓷结合剂的性能稳定，不受天气、温度、湿度等 河南理工大学毕业实习报告- 10 -变化的影响，且能耐水、耐酸、耐油、遇热而不变质的缘故同时，陶瓷结合剂油石适用于各种冷却液。也可以不用冷却液而干磨。陶瓷结合剂制成的油石，气孔率大，切削效率高，磨损小，能很好地保持油石自身的几何形状，适子珩磨齿轮、花键孔等形状比较互杂的零件。但是，陶瓷结合剂油石也有一定的缺点，如陶瓷结合剂的性能较脆，制成的油石硬度不均匀，珩磨过程中经常发生块状剥落的现象。剥落的油石碎片，会擦伤零件的表面。油石硬度不均匀，还客易使金属切屑粘在油石表面硬度较高的部分，破坏表面光洁度，降低生产率和孔的几何精度固此，订购油石应根据使用情况，向生产厂提出油石硬度均匀性的要求树脂结合剂（如环氧树脂）是一种有机结合剂用它制成的油石，强度比绞高，且具一定的弹性在珩磨过程中，材脂结合剂的油石磨损均匀，寿命长，不容易打碎，加工出未的零件表面光洁度比陶瓷结合剂的要高。材脂结合剂容易被磨削区的高温烧毁，因此可以避兔因切削力太大而引起的零件表面烧伤。但树脂结合剂容易受碱的侵烛，如果冷却液中含碱量超过15时，结合剂会遭到破坏，油石的强度和硬度均显著下降。所以，珩磨时应注意冷却液中碱的含量不能太大。此外，树脂结合剂容易受潮，因此要注意油石的保管，它们的存放期一般不宜超过一年，一年之后如再要使用，必须重新进行检查。5、油石的尺寸和胶合方法油石尺寸的选择要恰当油石太长时，零件各都分磨损不均匀，容易形成喇叭口，油石太短时，则会降低切削效率因此，珩磨零件的孔径尺寸小于长度时，应该迭用较长的油石，零件的孔径尺寸大于长度时，要选用较短的油石。如果孔内有键槽时，选用的油石宜度应宽于键槽，珩磨时油石可以盖住键槽槽口，不使油石的边缘落在键槽棱角上，避兔因油石剥落或崩裂而产生废品如果珩磨的孔特别长，标准油石的尺寸不够用时，可以把几块油石胶合起来使用。选好的油石要固定在油石座上才能使用油石与油石座的固定方法很多，可以根据工厂的具体条件而定常见的有两种胶合油石的方法。 （1） 虫胶粘结法 虫胶俗称漆片或洋干漆，先把油石座放炉上加热。当油石座热到虫胶片可以熔化时，就把已碾碎的虫胶片放在油石座内，待虫胶熔化后，将油石放在熔化的虫胶液上，加以适当的压力，使油石紧紧贴在油石座槽内。此时取下油石座，使它徐徐冷却即成在虫胶片加热过程中，应注意加热时间不宜过长，一旦将虫胶烤糊，就会失去粘结作用。欲将旧油石从油石 河南理工大学毕业实习报告- 11 -座内取出时，也应加热后寸能取下。粘结新油石之前，必须把原有旧的虫胶刮干净，以防粘结不牢固 （2） 树脂漆胶合法先在一公斤树脂内混入 50100 克优质水泥，把它们搅和成面团状，然后再加 50 克糊精，仔细混和用这种胶来胶合油石，要在 100120的温度下保温 23 小时。胶合之前，油石座槽要清除洗净，不能目有上次胶合油石的残渣，以兔影响胶合质量油石与油石座胶合好以后，在没有正式使用之前，应该把他们连同油石座一起装在专用夹具上校正。因为胶液有厚薄，油石的高低就不一样。如果珩磨头上所装油石的外径大小下一致，珩磨时零件表面受的压力大小也不一样，油石的磨损也不均匀，客易使零件孔产生不柱度或椭圆度等缺陷。油石座装在夹具上后，可以放在外圆磨床上校正。校正油石用的砂轮硬度，应比油石的硬度高两级。夹具上的油石外径校正到一致时，取下油石座，修去油石两侧的锐边后即可使用。3、珩磨的工艺参数及其特点1、切削用量的选择珩磨的工艺参数，包括珩磨头的旋转和往复运动的速度、速比、珩磨余量、磨削压力、油石的横进给量和冷却液的选择等。下面，我们选择其中对珩磨生产率和表面光洁度影响较大的因素，作一些简要的介绍(1)珩磨头的旋转运动和往复运动的速度总的说来，珩磨头的旋转运动速度增加，零伴表面光洁度和生产率都得到显著提高。而往复运动速度的变化对零件表面光沽度的影响，是随着珩磨的材料性质不同而改变的。例如：珩磨钢材时，珩磨头的旋转速度一般都选择在 4060 米min 。当旋转速度在 40 米min以下时，影响就比校显著，旋转速度增加，零件的表面光洁度就高。当旋转速度超过 60 米分以上时，表面光沽度就比绞稳定，变化也就不太大。珩磨头的往复运动速度增加时，则不管加工什么样牌号的钢材，表面光沽度都会显著降低珩磨铝合金时，如果提高珩磨头的旋转速度，零件的表面光洁度就好，生产率也高。如果提高珩磨头的往复运动速度，零件的表面光洁度反而变坏珩磨铸铁时，则和钢材、铝合金都不一样，不管粗珩磨还是精珩磨，往复运动速度增加，零伴的表面光洁度都能得到提高。 归纳起来说，珩磨钢材时珩磨头的旋转运动速度选择在 4060mmin 之间比较合 河南理工大学毕业实习报告- 12 -适同样，珩磨铸铁时，以选择在 6070m min 之间为宜，珩磨铝合金、青铜等有色全属时，选择在 7090mmin 之间比较合适。至于珩磨头的往复运动速度，则不管珩磨什么样的材料，一般都可以在 1025 米分的范目内加以选择。具体地说，珩磨铸铁和青钢时，选择的往复运动速度应略为高一些，粗珩磨的往复运动速度以选择 152 米分为宜，精珩磨时凶选择 2025 米分为好。如果只用一次珩磨，那么，往复运动速度以 1520 米分即可。珩磨钢材和铝合全时，往复运动的速度应该偏低一些，建议选用 812 米分。珩磨头旋转运动的速度，可以用下述公式求出：米分头dnV式中 V 代表珩磨头的旋转运动速度（米分）=3.1415D珩磨零件孔的直径（毫米）N 头一一珩磨头的旋转次数（转分） 。 (2) 、珩磨余量珩磨是零件表面的精整加工方法，是为了清除前道工序留在零件表面的切削痕迹。因此，珩磨前零件表面质量准备得愈好，珩磨后零件表面的质量也就愈高。所以，给珩磨留的余量大小，与前道工序的加工质量有很大的夫系。一般在镗孔以后留珩磨余量 0.05-0.08 毫米。铰孔以后留的珩磨余量为 0.02-0.04 毫米，精磨以后留的珩磨余量为 001002 毫米。为了提高零件的表面质量和几何猜度，合理地选择珩磨前一道工序的加工方法很为重要。在成批生产的工厂内，珩磨前一道工序大都采用金刚镗床来镗孔。因为金刚镗床的优点之一是能得到较高的表面光洁度（7-8）和正确的几何形状，而且可以控制较小的公差，这样，既可以减少珩磨时留的余量，又可以提高生产率，并减少了由珩磨前一道工序准备不好而产生的不柱度或椭圆度等缺陷，零件孔和其他部分相对位置的正确度也有了保证。一般汽车拖拉机修理厂在没有金刚镗床的情况下，可用 T 8014 型镗缸机进行镗孔。这种镗缸机使用方便，而且经济，镗孔质量也很高。除了前道工序的加工方法对珩磨余量有影响外，零件的材料和孔大小，对珩磨余量的留多留少也有直接关系。例如：铸铁，它的金属给构中含有许多细小的石墨，它的切屑呈细碎的微粒，切削加工后零件表面除了留有刀具痕迹之外，还留有许多崩裂的石墨碎片，它们直接影响零件的表面质量。为了在珩磨后得以修整这些痕迹，留的余量就要比钢材略为大一些 河南理工大学毕业实习报告- 13 -当珩磨留的余量大于 0.030.04 毫米或珩磨后的表面光洁要求达到 7 级以上时，从提高珩磨生产率的观点出发，最好采用不同粒度的油石，分两次进行珩磨。两次珩磨时，由于目的不一样珩磨余量的分配也不同粗珩磨时，为了提高生产率，应该磨去总余量的三分之二至五分之三，精珩磨时，为了获得较高的表面光洁度，磨去的余量为三分之一至五分之一。例如，珩磨解放牌汽车发动机气缸，粗珩磨时磨去的余量为 0075 毫米，精珩磨时磨去0.015 毫米气缸表面光洁度可达92珩磨的切削压力珩磨时，珩磨头把四周的油石推向零件表面，去磨削微小的余量时所产生的压力，就叫做珩磨的切削压力。切削压力选择是否合理，将直接影响零件表面质量的好坏。如果选用的切削压力太小油石和零件的加工表面接触得不够，磨粒的切削作用不显著，零件表面留下的前道工序加工痕迹清除不干净，零件的表面质量就差，光洁度也低反之，切削压力太大，会使磨削区域产生高温，烧伤零件的表面，不但零件表面的质量降低，而且增加了油石的消耗如果加工件是薄壁零件，还会使零件产生变形当采用陶瓷结合剂油石时，由于油石本身的硬度不均匀，珩磨的切削压力太大，则零件表面就会高低不平。油石硬度高的部分，常被金属屑末腻塞，零件表面就会被抓伤；油石硬度低的部分，由于磨损太大，会失去正确的几何形状。过大的切削压力，还常常会使珩磨头表面的油石破裂，增加废品。所以，珩磨时油石对零伴表面的压力应该有适当的限制。4油石的横向进给油石的横进给量，就是磨削时的吃刀深度，以珩磨头在一定的行程次数内磨入了多少毫米来计算横进给量的大小，要根据珩磨余量的大小和油石的性能来决定，如果选择得不合理，不但影响珩磨生产率，而且影珩到零件的表面质量。所以，它是珩磨过程中一个十分重要的因素。粗珩磨时，因为余量大，选用的油石粒度粗，横进给量就应该选择大一些。例如，珩磨解放牌汽车发动机气缸，粗珩磨时，选用的横进给量为每分钟 0.0050.02 毫米。此外，横进给量太大了，油石单位面积上的压力也太大如果选用的油石硬度比较高，其结果不是烧伤零件表面，就会因油石破裂损坏零件表面而造成废品。反之，如果选用的油石比较软，那么油石的消耗太炔，零件的几何形状不容易得到保证。在实际生产中，我们怎样来检查横进给量是否合理呢？最简单的方法是，听珩磨过程中发出的声音，来判断横进给量选择得是否合理。如果选择的横进给量是合适的，磨削过程中 河南理工大学毕业实习报告- 14 -发生的声音均匀而稳定。如果响声发生变化或停止了，此时就应查找原因，是横进给量太小呢？还是油石太软，磨损太快，切削不到金属了呢？如果珩磨时磨头发出响而难听的声音，甚至十分刺耳，或者珩磨头发生扳动，这就是横进给量太大了，应立即停止工作，调整油石对零件表面的压力，减少槽进给量。否则，当油石经不起所受的压力时就会破裂，或者烧伤零件表面造成废品。如果选用的横进给量合适，磨削正常，那么，在横进给量完毕以后，珩磨头从零件中退出之前，应该再作几次没有横向进给量的附加行程，用以修饰一下加工的表面工艺上叫做修光。修光的作用可使零件表面更加光洁。 3珩磨用的冷却液珩磨用的冷却液种类很多，有煤油、煤油和锭子油的混合液、植物油、硫酸铜溶液和水等。珩磨的零件材料不同，使用的冷却液也不一样珩磨铸铁和钢材时，多半采用煤油或它的混合液作冷却液。因为煤油有许多优点，如粘性小，流动性好，在磨削过程中容易渗透到细小的缝隙中去，以带走磨削时产生的热量等。同时，煤油或它的混合液可以洗涤脱落的细小磨粒冲刷掉金属切屑粉末。由于冷却液不断地洗涤油石表面，使它不致腻塞，从而也可提高珩磨的生产率。在煤油内加入 1015的锭子油或机油，不但能延长煤油的使用期限而且能提高零件表面光洁度。煤油经冷却液泵打入冷却液管内以前，必须经过过滤。如果使用脏煤油，客易使零件表面引起刻痕或抓伤，影响零件的质量。除了煤油之外，也有用 60煤油、20变压器油和 20油酸的温合油，或 75煤油、15锭子油和 10油酸的混合油。冷却液的名目繁多，不胜枚举。譬如，珩磨渗铬和渗氮的钢材时，用 15的乳化液混水油，珩磨青铜时，冷却液可用水（也可不用冷却液而干磨）等等。 河南理工大学毕业实习报告- 15 -第三章 超声加工1、超声加工的原理和特点1、超声加工的原理超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或于磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声加工系统由超声波发生器、换能器、变幅杆、振动传递系统、工具、工艺装置等构成。超声波发生器的作用是将 220v 或 380v 的交流电转换成超声频电振荡信号；换能器的作用是将超声频电振荡信号转换为超声频机械振动；变幅杆的作用是将换能器的振动振幅放大；超声波的机械振动经变幅杆放大后传给工具，使工具以一定的能量与工件作用，进行加工。2、超声加工的特点适合加工各种硬脆材料，不受材料是否导电的限制。既可加工玻璃、陶瓷、宝石、石英、锗、硅、石墨、金刚石、大理石等不导电的非金属材料，又可加工淬火钢、硬质合金、不锈钢、铁合金等硬质或耐热导电的金属材料。由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热更小，不会产生变形及烧伤，表面粗糙皮也较低，可达 063 一 008，尺寸精度可达 0.03mm，也适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。工具可用较软的材料做成较复杂的形状，且不需要工具和工件作比较复杂的相对运动，便可加工各种复杂的型腔和型面。一般地，超声加工机床的结构比较简单，操作、维修也比较方便。可以与其他多种加工力法结合应用，如超声电火花加工和超声电解加工等。超声加工的面积不够大，而且工具头磨损较大、故生产率铰低。利用超声焊接技术可以实现同种或异种材料的焊接，不需要焊剂和外加热，不因受热而变形，没有残余应力，对焊件表面的焊接处理要求不高。 河南理工大学毕业实习报告- 16 -3、超声珩磨装置普通珩磨时，油石易堵塞，加工效率低，尤其是在珩磨钢、铝、钛合金等韧件材料管件时，油石极易堵塞，从而导致油石寿命的过早结束，零件已加工表面质量差，加工效率很低。使用超硬磨料制作的油石进行普通珩磨时，由于价格昂贵，若发生油石严重堵塞现象，使其性能不能充分发挥会造成严重浪费。超声珩磨具有珩磨力小、珩磨温度低、油石不易堵塞、加工效率高、加工质量好、零件滑动面耐磨性高等许多优点，完全能够解决普通珩磨存在的问题尤其是铜、铝、钛合金等韧性材料管件以及陶瓷、淬火钢等硬脆材料管件的珩磨问题。根据油石的振动方向，超声珩磨装置可分为纵向振动超声珩磨装置和弯曲振动超声珩磨装置两种类型。图 31 是纵向振动超声珩磨装置。图 31 纵向振动超声珩磨装置超声珩磨装置由珩磨头体、珩磨杆、浮动机构、油石胀开机构、超声振动系统等五个部分构成，它是超声珩磨工艺系统的关键部分。而超声振动系统又由换能器、变幅杆、弯曲振 河南理工大学毕业实习报告- 17 -动圆盘、挠性杆油石座振动子系统、油石等零部件组成。超声振动系统的工作原理是：换能器将超声波发生器产生的超声频电振荡信号转换为超声频机械振动，变幅杆将换能器的纵向振动放大后传给弯曲振动圆盘，挠性杆再将弯曲振动圆盘的弯曲振动变成纵向振动后传给油石座，油石座带动与连接在一起的油石进行纵向振功。在图 31 中，件 1、2、3 表示在位移节点附近断开、与油石座连接在一起的珩磨油石，件 7 是纵向振动换能器，件 4 是挠性杆，它的一端连接在弯曲振动圆盘 5 的振动腹上，另一端同油石座 10 相连。弯曲振动圆盘 5 是在变幅杆 6 的推动下产生弯曲振动的。弯的振动圆盘 5 通过挠性杆 4 把纵向振动换能器的振动能量分配到各个油石座上，而油石沿着箭头 A 所指的方向进行纵向振动，并于箭头 C、B 所指的回转运功及直线往复运动叠加在一起进行超声珩磨加工。2、超声珩磨的主要参数选定1、超声波发生器 超声波发生器也称作超声电源，它是一种用以产生超声频电能并向超声换能器提供的装置。按照所采用的工作原理，可以把超声波发生器分为模拟电路和数字电路两大类。模拟电路超声波发生器又分为振荡放大型和逆变型两种。常用的电子管发生器、晶体管发生器和模拟集成电路发生器均属于前一种，可控硅发生器则属于后一种。2、超声换能器超声换能器是超声振动系统的核心部件。超声加工处理设备利用超声换能器的作用将超声波发生器产生的超声频电能转换成超声振动的机械能，并通过变幅杆进行振幅放大和聚能后再传输到工具头，进而实现对工件的超声加工处理。目前，广泛采用的超声换能器主要有磁致伸缩换能器和压电换能器两大类。1、磁致伸缩换能器的上作原理磁致伸缩换能器是由磁致伸缩材料制作的铁芯外面缠绕线圈面成，如图 32 所示。当线圈中通以定直流电流 产生最佳偏磁场 后，再通以交变电流 I 使其产生交变磁0I0HH，位 H重要于 之上，由此铁芯中的磁场将在 水平上变化。在交变磁场 H的作0 河南理工大学毕业实习报告- 18 -用下，由于材料的磁致伸缩效应(焦耳效应)，换能器两端面产生与交流电频率相同的交变伸缩，当交变电流的频率与换能器的共振频率一致时，换能器短部振动最强烈，由此从换能器两端面向介质辐射出超声波。图 32 磁致伸缩换能器2、压电换能器的工作原理压电换能器是利用压电材料在电场作用下产生形变的特性，即上述压电晶体的逆压电效应而制成的超声换能器，如图 4-17 所示，将压电材料做成片状，上下两面涂上银层作为电极，并进行极化处理，在该压电片两电极间加上电场。可能出现两种情况：图 3-3 压电换能器的工作原理 河南理工大学毕业实习报告- 19 -外加电场与压电片极化方向相同。外加电场起到了使压电片的极化强度增大的作用。极化强度的增大，使压电片沿极化方向产生伸长的形变。外加电场与极化方向相反。反向电场将削弱压电片的极化强度，使得压电片沿极化方向产生缩短的形变。 利用这两种现象，将外加电场换为交变电场时，压电片就会产生与交变电场同频率的交变形变，从而使压电片两面向外辐射声波。当外加电场频率与压电片固有频率相同产生谐振时，压电片振动最大，声辐射也最强烈。3、变幅杆超声变幅杆，又称超声变速杆、超声聚能器，其外形通常为变截面杆，是超声加工处理设备中超声振动系统的重要组成部分之一。在超声振动系统工作过程中，由超声换能器辐射面所产生的振动幅度较小，当工作频率在 20kHz 范围内超声换能器辐射面的振幅只有几微米，而在超声加工、超声焊接、超声搪锡、超声破坏细胞、超声金属成型(包括超声冷拔管丝和铆接)等大量高强度超声应用中所需要的振幅大约为几十至几百微米，所以必须借助变幅杆的作用将机械振动质点的位移量和运动速度进行放大，并将超声能量聚集在较小的面积上，产生聚能作用。超声变幅杆还可以作为机械阻抗变换器，在换能器和负载之间架起桥梁，进行阻抗匹配，使超声能量更有效地从换能器向负载传输。此外，在超声加工处理设备的结构工艺上，通常在变幅杆或半波长等截面杆(即振幅放大倍数等于 1)的波节平面处加带一个法兰盘，利用法兰盘将超声振动系统固装在超声设备上。在向高温介质或腐蚀介质辐射超声能量时，还可以借助于变幅杆把换能器与恶劣环境隔离开，使换能器避免被腐蚀，减少受到热的影响。变幅杆可分为纵向振动变幅杆、弯曲振动变幅杆、扭转振动变幅杆。其中纵向振动变幅杆可分为简单形、复合形。简单形又可分为；指数形、圆锥形、悬链形、阶梯形。而复合形是由各种简单形变幅杆根据实际需要组合而成的。纵向振动变幅杆单一变幅杆(1)单一变幅杆的特件参数超声变幅杆的性能主要是由变幅杆的共振长度 ，放大系数 ，形状因数 ，位移lpM节点 ，输入力阻抗 和弯曲劲度等参数加以描述的。其中放大系数 是指变幅杆工作0x0Z在共振频率时，输出端与输入端的质点位移或速度的比值；形状因数 是衡量变幅杆所能达到最大振动速度的指标之一，它仅与变幅杆的几何形状有关， 值越大，通过变幅杆所 河南理工大学毕业实