汽缸珩磨机数控化改造设计

汽缸珩磨机数控化改造Application Reseach on The Transform of Cylinder Honing Machine Based on Mcu学 生 姓 名： 学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 审 阅 教 师： 完 成 日 期： 摘要汽缸珩磨加工是汽车发动机缸筒修复过程中的重要环节。随着汽车保有量的增加，发动机维修量也激增。汽缸珩磨机是二级以上汽车维修企业必备的设备。目前，大多数维修企业使用的还是用手动调行程挡块进行循环控制的小型简易珩磨机，这种机床加工不同型号的缸筒时，工艺参数调整占用时间较长，且难以准确控制，造成生产效率低，维修精度差，且对加工人员的技术要求较高。论文在分析了珩磨工艺过程的基础上，找出了影响加工效率和精度的几个关键问题，提出了参数选择方案，以期达到缩短加工时间、降低工人劳动强度和提高加工精度的目的。1.根据加工工艺过程特点，找出了珩磨应重点控制的参数，探索使用精确控制珩磨头速度、行程和砂条探出量的方法，使加工速度快，网纹夹角准确且更细密，尺寸更准确。2.设计了一种循环控制系统，该系统应用微机控制比例换向阀确定磨头往复速度，并配合光电编码器控制行程和换向点。结构简单，定位快速准确。3.进行了微机控制系统的硬件设计，系统使用 AT89C52 单片机，通过外围芯片扩展和辅助电路设计，使系统可对行程定位及珩磨冲程和短冲程进行数字控制。4.进行了控制系统软件开发，内部根据常用机型建立了缸筒参数数据表，方便用户调用。并可根据加工需要增加加工机型资料，以适应新机型珩磨加工需要。5.进行了相关实验，验证了设计的可行性及不足之处。关键词：汽缸珩磨；比例换向阀；行程控制；短冲程Application Reseach on The Transform of Cylinder Honing Machine Based on McuAbstractCylinder honing processing is an important part of the engine cylinder repair process. Along with the increase of the automobile inventory, also the engine service quantity increases sharply. Honing machine is necessary to the automobile service enterprise of the two levels or above. At present, most service enterprises use small simple honing machines which are controlled manually. When this kind of machine processes different model cylinders, it takes long time to adjust the technological, parameter and it is difficult to be controlled accurately. This will result in low production efficiency and bad service precision. The specification to process personnel is high.Based on the analysis of the honing process, several key questions which influence processing efficiency and precision are found and a plan for parameter choice is proposed in order to reduce the processing time and the work intensity, and to improve the processing precision.1. According to the characteristics of production process, the paper found the key parameters which should be controlled in honing and explored the method to control the speed of honing head, stroke and stretching size of honing stone in order to increase the processing speed and to make vein intersection angle and dimension accurate.2. A kind of cyclic control system is designed, which uses the proportion direction valve controlled by microcomputer to determine the honing head reciprocation speed and control stroke and the commutation spot assisting with a photo electricity encoder. The structure of this system is simple and the location is rapid and accurate.3. It designed the hardware of the microcomputer control system through the expansion of the periphery chips and the design of auxiliary circuit to make the system can control the traveling location and honing stroke and short stroke numerically.4. Software development is done to the control system and data sheet for normal cylinder is established based on the machine models which are commonly used, so it is convenient to the customers. According to the process needs, we can increase the process machine model data to meet the needs of the honing process of the new machine model.5. The related experiments are carried on and the design feasibility and the deficiency are confirmed.Key words: Cylinder honing；Proportion cross valve；The traveling schedule controls；The short stroke目 录摘要 .IAbstract .II一、绪论 .1（一）机床数控化改造的意义和现状.1（二）研磨机数控化改造的意义及应用.21. 数控化改造的意义 .22. 珩磨在汽车零部件制造中的应用 .2（三）课题研究的内容.31.课题的基本方案 .32.课题的主要任务 .3二、珩磨加工工艺分析 .4（一）珩磨加工原理.4(二)珩磨的切削过程 .61.定压进给珩磨 .62.定量进给珩磨 .63.定压-定量进给珩磨 .74.手动进给珩磨 .7（三）内圆珩磨加工特点和内用途.72内圆珩磨机床 .7（四）珩磨工具和材料.81.珩磨头 .82.珩磨油石 .93.珩磨速度和珩磨交叉角 .124.珩磨余量 .135.珩磨液 .136.珩磨新工艺-平台珩磨网纹 .14（五）汽缸珩磨综合分析.151.汽缸摩擦副分析 .152.汽缸珩磨粗糙度实验 .163.汽缸珩磨时油石运动轨迹研究 .184.轨迹控制的基本思路 .21(六)改造现有机床提高加工质量 .24三、珩磨机床主轴位置及速度控制硬件设计 .24（一）设计任务的提出.24（二）机床改造总体方案.25（三）机床对控制系统的要求.26（四）磨头运动控制方式的选择.27（五）机床控制系统设计.271.控制用微机选择 .272.零点和磨头位置、方向的确定 .283.反馈信号的处理 .294.D/A 转换.30（六）执行元件选择.301.比例换向阀 .302.电子放大器 .303.位置反馈单元 .32（七）拟定液压系统原理图.33四、主轴位置及速度控制软件设计 .34（一）软件总体结构.34（二）工作参数确定.351.主冲程位置控制参数确定 .352.主冲程往复速度的确定 .36（三）手动状态和短冲程实现.39（四）零位确定.39（五）主冲程程序.391.计算机位置控制 .402.计算机速度控制 .41五、实验 .41（一）控制器实验.411.编辑功能验证 .412.模拟信号输出实验 .42（二）珩磨加工实验.43结 论.45参考文献.46致 谢.48一、绪论（一）机床数控化改造的意义和现状随着机动车辆的日益增加，对缸体或缸套的珩磨质量提出了更高的要求，目前国内大中型企业多数是引进国外生产线及珩磨机提高其珩磨质量，对于有些中小企业无力购买昂贵的国外珩磨设备，普遍存在着国产珩磨机上用碳化硅等普通油石珩磨效率低、精度不稳定等问题，达不到技术要求。如用金刚石、立方氮化硼等超硬磨料油石，又很难解决油石堵塞及划缸现象。采用超声波振动珩磨能很好地解决这些问题，它与普通珩磨相比具有珩磨力小、珩磨温度低、精度高、表面质量高及油石磨损小、效益高等特点。现代珩磨可定义为一种切削金属的方法，实现尺寸、圆度、直线度、位置度、表面粗糙度的要求。珩磨作为一种万能的孔加工方法，在粗珩工序采用大切削量的粗珩，最大切削量可达 0.70-1.00mm。并可取消传统的精镗、精磨工序，具有安全、经济、可靠、耐用、高效等优点，被广泛地应用于加工汽缸套、油缸、齿轮内孔、活塞销孔、连杆孔、泵体缸孔、液压阀孔、轴承孔、轴瓦等。现代珩磨机大量采用新技术。控制技术、双膨胀珩磨头制造技术、多种材质的珩磨条的制造和使用、现代测量技术的使用等使得珩磨机日新月异。特别随着现代珩磨工件的要求，对与之配套的刀具材料也提出了越来越高的要求，总体来说是由单一的油石向金刚石、刚玉、CBN、氮化物、碳化硅发展，从而实现大加工余量的切削。而在测量系统上，由传统的手动量缸表测量到用机械塞规、空气塞规、内插式侧表、自动定时器、千分表设定头、机械步进头 AMIS 测量系统、电机步进头 MESA 测量系统等多种测量系统，实现珩磨自动循环。我国的传统工艺和珩磨机的制造技术束缚了珩磨技术的广泛应用。比如上述的连杆孔、齿轮内孔、活塞销孔、泵体缸孔、轴承孔等，一般采用粗镗、精镗工序，有的还采用磨内孔工序。但在国外，在粗镗后采用珩磨工序，使其表面粗糙度和形状精度达到很高的要求，即高效又高质。（二）研磨机数控化改造的意义及应用1. 数控化改造的意义汽缸珩磨加工是汽车发动机缸筒修复过程中的重要环节。随着汽车保有量的增加，发动机维修量也激增。近年来一些资金实力较强的企业购置了数控珩磨机，如SUNNEN 的 CK-21 来取代原有的设备，但由于价格昂贵，更多的小型维修企业使用的仍然是用手调行程挡块进行循环控制的的小型液压珩磨机，这种机床珩磨不同型号的缸筒时，工艺参数调整占用时间较长，生产效率低，技术经济性较差。如果能通过简单的数控化改造，提升设备的性能，将为企业节省大量的资金，产生很好的经济效益。特别是在老设备的数控化改造方面，技术条件已经成熟，并已积累了丰富的经验，许多企业的机加工机床通过数控化改造，取得了可观的经济效益，这为改造的方案拟订和实施提供了参考，避免了走更多的弯路。2. 珩磨在汽车零部件制造中的应用先进的精密孔加工设备和技术在汽车及零部件加工业的应用十分广泛，比较典型的应用有发动机缸体、缸套、连杆、齿轮、油泵油嘴、刹车泵、刹车鼓、油缸、转向器、增压器等。如：（1）珩磨在发动机缸体、缸套制造与维修行业的应用发动机缸体、缸套制造厂一般使用的主要是 20 世纪 80 年代进口的缸体珩磨机，电气控制系统采用继电器、接触器等分立元件。近年有不少厂家开始采数控珩磨机，如美国善能公司 CK-21、SV3/SV4 强力立式珩磨机。在发动机再制造行业和中、小型修理业，规模不同使用的机型相对较杂，有国产的，如大河机床厂的 4215，进口的SUNNEN 系列缸孔珩磨设备，如 CV-616 等。但使用最多的是各种简易珩磨机，本课题就是以该类机型为改造对象。（2）珩磨在油泵油嘴行业的应用善能 KGM-5000 系列珩磨机是针对油泵油嘴行业的柱塞而开发的高精度珩磨机，去除量为 0.01mm，加工总周期为 30 秒；圆度 0.0005mm；直线度 0.0007mm；表面粗糙度 Ra0.06。实现了完全以珩代磨的目标，从而大大延长了油泵油嘴的性能和寿命，完全达到国家排污标准。（3）珩磨在齿轮内孔加工中的应用现在广泛使用珩磨工艺的汽车齿轮有行星轮、太阳轮、双联齿轮等。（4）珩磨在增压器零件上的应用根据增压器中间壳的材料和内孔的特殊结构形式，可采用电镀金刚石磨粒套作为珩磨工具，多立轴结构型式，可以实现在一个循环过程中完成粗加工、半精加工、精加工和去毛刺等多个加工工序，多工位转台可以实现加工过程的自动化，提高了工作效率。（三）课题研究的内容本着经济、实用、安全、可靠的设计原则，拟对换向定位、行程和速度控制和循环过程中存在的难题进行研究。1.课题的基本方案缸筒珩磨过程的第一步是确定磨头的左右换向点位置，在特定的机床上珩磨一种型号的缸体时，左右换向点的位置应准确控制，本课题拟利用存储于微机中的经优化的常用发动机缸筒珩磨控制参数，通过控制比例电磁阀实现准确换向。这种控制方式可以避免对往复运动驱动系统做大的改动，投资少，经济性好。在循环控制方面，为适应手动调节磨头预紧方便，每次暂停磨头应停在上止点，砂条探出量在珩磨过程中的精确控制可提高孔的尺寸精度。短冲程珩磨应能快速的换向，使用微机控制可方便的实现这些要求。2.课题的主要任务为实现珩磨过程的半自动控制，满足快速性和经济性的要求，本课题针对普遍使用的 M215A 进行了以下几个方面的研究：1）研究珩磨切削过程中各参数的选择方法、换向点的确定、砂条轨迹交叠特点，提出优化解决方案，探索提高加工精度的方法。2）设计一种循环控制系统，该系统应用微机系统控制换向点，构成简单，定位快速准确。解决小型珩磨机手动调节费时费力且不易调准的问题。3）进行微机控制系统的硬件设计，系统以 AT89S52 单片机为核心，进行外围电路扩展，使用光电编码器反馈信号实现对比例换向阀的控制。使控制精度能很好地达到加工要求。4）进行用户软件的开发，既能方便地调用常用的加工参数，也可根据需要改变或增加加工数据，以适应新的加工需要。二、珩磨加工工艺分析（一）珩磨加工原理珩磨加工是采用三块平板互研的原理加工出精度的表面。在磨削种，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。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。工作原理见图 2.1。a) 珩磨原理图b)网纹形成图图 2.1 珩磨原理网纹形成图珩磨加工过程中，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）。实质上这种表面磨削的过程就是利用有密切联系的表面相互比较、相互检查，从中找出其间的差异，然后进行相互修整或互为基准的加工，使加工面的原始误差不断缩小均化。此方法又称为“误差平均法”，珩磨就是是利用这个原理来提高加工精度的，因此对珩磨头本身的精度要求不是很高，但珩磨条必须以原有的加工表面为导向（因此对珩磨表面的前道工序有一定的加工要求），并要使珩磨条在加工表面上每一次往复的轨迹不重复，这样才能使珩磨达到理想的效果。珩磨头与工件表面在一定压力下通过相对运动，从加工表面上切除一层金属。加工时磨头有三个运动，即旋转运动、往复运动和垂直与加工表面的径向加压运动，前两种运动是珩磨的主运动，它们的合成使珩磨油石上的磨粒在孔的表面上的切削轨迹呈交叉而不重复的网纹如图 2.1 b），因而易获得低表面粗糙度的表面。径向加压运动是油石的进给运动，加压越大，进给量越大。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，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。当珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料时，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。(二)珩磨的切削过程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。1）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。2）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。3）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。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-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。4.手动进给珩磨小型简易珩磨机床采用手动进给，根据珩磨阶段和切削力的变化状况，适时调节进给压力和进给量，这种方式要求操作者有一定的加工经验，其切削过程的特点类似于定量进给。本课题便是以手动进给珩磨机为研究对象。（三）内圆珩磨加工特点和内用途珩磨加工是磨削加工的特殊形式，是一种低速表面精加工工序，又是一种高效率的加工方法。为了修正被加工工件的尺寸、形状和表面质量，利用装在珩磨头上的珩磨油石与被加工表面保持一定的面接触，并相互有一定的压力，进行两坐标（内孔加工时旋转和往复）运动，来进行切削加工。由于珩磨加工比其他切削加工具有许多独特之处，所以在机械加工中得以发展和应用。其主要特点如下：1）珩磨加工是一种使工件加工表面达到高精度、高表面质量、高寿命的一种高效加工方法。2）表面质量好，由于珩磨加工是低速切削，切削速度是普通磨削的 1/10，又有切削液冷却，珩磨磨削接触面大，每一颗粒的平均压力小，工件表面几乎没有热损伤、变质层、挤压硬质层和嵌砂，其加工表面粗糙度很容易达到 Ra0.4um。3）加工表面使用寿命高，由于珩磨加工能加工出交叉网纹，有利于油膜的形成，因而使用寿命高于其他加工方法，适合于精密偶件的相对运动。尤其是新出现的平顶珩磨加工件，其使用寿命提高得更多，可比一般珩磨提高 3-5 倍珩磨主要用于孔加工。在孔珩磨加工中，是以原加工孔中心来进行导向。珩磨加工直径最小可达 2mm，最大可达 1200mm 以上，而加工孔长可达 L/D=10 或更高，这是一般磨床所不能相比的。珩磨也可加工外表面、平面、球面以及其他形状。但我国一般多把这些形状的加工，划在超精加工范围。珩磨与研磨加工相比，前者具有可减轻工人体力劳动、生产率高、易实现自动化及加工工件表面清洁不易存磨粒等特点。2内圆珩磨机床珩磨机床的分类有很多种，如单轴，多轴的不同；如数控的，机械的差别；通常根据珩磨主轴的安装方式可分为以下二种：（1）立式珩磨机床其珩磨主轴是垂直于工作台面。可以做成单头、双头及多头，珩磨工位可以做成2 个、4 个及多个，主轴的排列可以为圆形或直线式。立式珩磨机床可以增加在线测量和全闭环控制，保证加工零件的尺寸一致性，其结构有利于冷却液快速带走珩磨后的切削微粒，完全避免了工件本身(或主轴)的重量因素在珩磨中的不良影响。立式珩磨机床受到厂房空间的限制及本身占地面积较小的原因，不大可能加工超长工件，如油缸。（2）卧式珩磨机床其主轴是平行于工作台面，一般设计为单头，单头卧式珩磨机床结构简单，又可分小型卧式珩磨和大型卧式珩磨机床，在生产线上也可设计成直线式排列。（四）珩磨工具和材料1.珩磨头珩磨头一端连接机床主轴接头，杆部镶嵌或连接珩磨油石。在加工过程中珩磨头的杆部与珩磨油石进入工件的被加工孔中，并承受切削转矩，在机床进给机构的作用下驱动珩磨油石做径向扩张，实现珩磨的切削过程。使工件孔获得所需的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度。不论哪一种珩磨头，它必须具备以下几个基本条件：1）珩磨头上的油石对加工工件表面的压力能自由调整并保持在一定范围内。2）珩磨过程中，油石在磨头的半径方向上可以自由均匀地胀缩，并且磨头要有一定的刚度。3）珩磨过程中，工件孔的尺寸在达到要求后，珩磨头上的油石能方便迅速地缩回，使珩磨头从孔中退出。油石工作时应无冲击、位移和歪斜现象。图 2.2 是一种简易珩磨头，其本体是用浮动装置与机床主轴相连接，油石用粘结剂（或机械方法）与油石座固结在一起装在本体槽内。油石座两端由弹簧箍住，使油石保持向内收缩的趋势。加工尺寸的调整是通过旋转螺母推动锥向下移动，通过顶块使油石在圆周上均匀张开实现，当油石与孔表面接触后，再继续旋转螺母，即可获得工作压力，这种珩磨头结构比较简单，制造方便、经济使用。但工作压力的调整频繁、复杂，且珩磨过程中随油石磨损或孔径增大而不稳定。为了自动获得恒定压力，成批或大量生产中应采用气动或液压控制进给的珩磨头。它的优点是：在珩磨过程中，油石对工件表面的压力均匀，磨削平稳，而且没有振动，生产效率高。但是这种磨头的结构复杂，只有在专用的珩磨机上才能使用，一般中小型修理企业就不太适合。图 2.2 简易珩磨头1-接头 2-进给螺母 3-锥体 4-弹簧 5-油石座 6-磨头本体2.珩磨油石珩磨油石由磨粒、结合剂及气孔三元结构组成。一般说常用陶瓷结合剂的油石磨料占 40-68%，结合剂占 5-24%，气孔率占 17-55%。决定珩磨油石的要素有磨料的材质、粒度，结合剂材质、硬度（强度）、组织（气孔率和添加剂）。选择油石可从以下几个方面考虑：（1）油石种类油石一般分为两大类即普通油石和特种油石，普通油石虽然价格便宜，但其寿命短且型面保持差，适合于中、小型维修企业，大批量生产时一般不选用。在特殊油石中，虽然金刚石的硬度最高，但其热稳定性差，磨粒的切削性能远不如立方氮化硼（CBN）油石，因而在珩磨合金钢之类的工件时用立方氮化硼油石能获得更好的切削性和经济性。（2）油石磨料粒度选择油石粒度应满足工件表面粗糙度为前提，并非越细越好。油石越细，切削效率越低，因此在满足工件所要求的表面粗糙度的前提下，应尽可能选粗的油石。珩磨获得的是有深沟的平顶表面，由于珩磨时单位面积上压力小，划痕相对更浅，珩磨油石自砺性比普通磨削方法更好，所以同粒度的磨料珩磨能获得更小的粗糙度。表 2.1 珩磨油石磨料粒度与粗糙度关系珩磨油石磨料粒度与粗糙度 Ra（um）材料150# W40 W20硬质合金 0.8-1.0 0.5-0.8 0.2-0.4淬火钢 0.8-1.0 0.4-0.8 0.2-0.4普通钢 1.5-3.0 0.8-1.5 0.6-0.8铸铁 1.5-3.0 1.0-2.0 0.4-1.5铜合金 1.5-3.0 1.0-1.5 0.6-0.8铝合金 2.0-3.0 1.0-2.0 0.8-1.5（3）油石长度油石长度是否合适直接影响到加工孔的形状精度，选择不当可能会产生喇叭口、腰鼓、虹形、波浪形等现象，一般情况下，加工通孔时油石长度应为孔长的 2/3-3/2。加工盲孔时油石长度应为加工孔长（应包括退刀槽的 2/3-3/4）。磨汽缸时笔者的经验是珩磨油石长度为孔深的 2/3 左右效果好。（4）油石硬度和结合剂油石硬度影响到切削性能。一般情况下，加工硬材料选用较软的油石，加工软材料选用较硬的油石。油石一般用陶瓷结合剂，也分为多种，含硼陶瓷结合剂强度最高，常用硬度表示粘结强度。珩磨油石硬度一般比砂轮略软，但粗珩时往往选择硬度较高的油石。粗珩时，磨粒较大，不宜堵塞，为提高生产率需加大吃刀量，为减少油石磨损延长使用寿命，也常选硬度较高的珩磨油石。表 2.2 珩磨油石磨料与结合剂选择一揽表表 2.2 珩磨油石磨料与结合的选择一览表适用的加工材料结合剂 磨料种类硬质合金工程陶瓷硬铬合金淬火钢普通钢不锈钢铸铁粉末冶金铜合金铝合金塑料硬橡胶青铜 金刚石 镀镍 金刚石 立方氮化硼 白刚玉 绿碳化硅 陶瓷结合剂黑碳化硅 白刚玉 热固塑料 黑碳化硅 （5）油石工作压力珩磨油石工作压力是油石通过进给机构施加到工件表面单位面积上的力，油石上的磨粒借以切入金属或脱落自锐。压力增加时，材料去除量和油石磨损量也增大。但珩磨精度较差，表面粗糙度增大，当压力超过极限压力时，油石就急剧磨损。生产型珩磨机的珩磨压力可按表 2.3 选取。修配型珩磨机一般取 0.2-0.5MPa，大余量切削珩磨压力最高可达 3MPa，采用金刚石或立方氮化硼油石，工作压力可提高 2-3倍。表 2.3 珩磨油石的工作压力（MPa）表 2.3 珩磨油石的工作压力（ MPa）珩磨工序 工件材料 油石工作压力（MPa ）珩磨油石的极限压力（MPa）铸铁 0.5-1.0粗珩钢 0.8-2.0陶瓷油石 2.5铸铁 0.2-0.5 树脂油石 1.5-2.5粗珩钢 0.4-0.8 金刚石油石 3.0-5.0铸铁 0.05-0.1粗珩钢 0.05-0.1立方氮化硼 2.0-3.53.珩磨速度和珩磨交叉角图 2.3 网纹图珩磨速度 V 由圆周速度 Vt 和往复速度 Va 合成。磨粒在加工表面上切削出交叉网纹，形成网纹角，如图 2.3、2.4 所示。珩磨速度与珩磨交叉角的关系：圆周速度： Vt=Dn/1000 (2.1)往复速度： Va=2nalx/1000 (2.2)珩磨速度： (2.3)2Vt=珩磨交叉角： (2.4)rcn式中：D 为珩磨头直径 mm, n 为珩磨头转速 r/min,Na 为磨头往复次数 dst/min, lx 为磨头单行程长度 mm要获得理想的珩磨效果，必须正确选择 Va 和 ，具体可参照表 2.4。图 2.4 珩磨速度与珩磨交叉角的关系表 2.4 珩磨参数选择工件材料 加工性质 珩磨速度v(m/min)交叉角（ 0）圆周速度vt(m/min)往复速度va(m/min)粗 22-25 45 20-23 9-10球墨铸铁精 30 45 27 12粗 20-25 45 18-22 9-11未淬火钢精 28 45 25 12粗 20-25 45 23 10合金钢精 28 40 26 11粗 15-22 40 14-21 5-8淬硬钢精 30 60 28 10粗 25-30 60 21-26 12-15铝精 35 45 30 17.5粗 25-30 60 21-26 12-15青铜精 35 45 30 17.5硬铬 精 15-22 30 14-21 4-6粗 25-30 45 23-28 10-12塑料精 40 30 37 114.珩磨余量为了消除前道工序留在工件表面的切削痕迹，珩磨前工件表面质量越好，珩磨后工件表面的质量也就越高。所以，珩磨余量与前道工序的加工余量有很大关系，一般珩磨余量为先前工序总误差的 2-2.5 倍。此外，珩磨余量与工件材料也有直接关系，可参见表 2.5。表 2.5 珩磨余量工件材料 铸铁 未淬火钢 淬火钢 非金属 轻金属单位生产 0.08-0.15 0.06-0.15 0.03-0.06 0.04-0.08 0.05-0.10珩磨余量（mm）成批生产 0.02-0.06 0.02-0.06 0.01-0.03 0.02-0.08 0.02-0.065.珩磨液珩磨液有油剂和水剂两种，见表 2.6，水剂珩磨液冷却性冲洗性较好，适用于粗磨，油剂珩磨液宜加入适量硫化物，以改善珩磨过程，另外，珩磨液的粘度也影响珩磨效率。对高硬度或脆性材料的珩磨宜用低粘度的珩磨液，树脂结合剂油石不得采用含碱的珩磨液，因为它会降低油石的结合强度。立方氮化硼油石不得使用水剂珩磨液，否则会由于水解作用，使油石出现急剧消耗。表 2.6 珩磨液的选择成分（质量分数）%类型序号煤油 L-AN32 号油油酸 松节油 其余加工对象1 90-80 10-20 - - - 钢、铸铁铝2 55 - 40 5 - 高合金钢3 98 - - - 石油硫酸钡 硬质合金4 95 - - - 硫磺+猪油 铝、铸铁5 90 - - - 硫化矿物油 铸铁油剂6 95 - - - 硫化矿物油 硬钢硼砂 亚硝酸盐 火碱 环烷皂 硫化蓖麻油 其余 用途1 0.25 0.25 - 0.5 水水剂2 0.25 0.25 0.25 0.6 - 水粗珩钢、铸铁、青铜6.珩磨新工艺-平台珩磨网纹汽车发动机缸体的缸孔与缸盖、活塞组成燃烧室，承受燃气燃烧的爆发压力和冲击，既要耐高温、高压和高温冲击负荷，又要为活塞高速往复运动提供基准，良好定位，准确导向。因此缸孔与活塞之间，配合间隙要合理，摩擦力要小。为此，要求缸孔表面粗糙度要低，缸孔尺寸精度要高，形状精度和位置精度要好。 为保证缸孔能满足上述要求，具备必要的性能，迫切需要良好可靠的缸孔精加工手段。近年来，平台网纹珩磨在汽油机缸体缸孔精加工中获得了越来越广泛地应用所谓平台网纹珩磨，就是通过珩磨在缸孔表面形成细小的沟槽，这些沟槽有规律地排列形成网纹，并由专门的珩磨工艺削掉沟槽的尖峰，形成微小的平台。平台网纹珩磨在缸孔表面形成的这种特殊结构有如下优点： 微小的平台增加了接触面积，削掉尖峰，消除了表面的早期快速磨损，提高了表面的耐磨性。