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珩磨加工初探相關(guān)知識(shí)
閱讀：1872 發(fā)布時(shí)間：2014-8-21
珩磨是用4～6根砂條組成的珩磨頭對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行光整加工。珩磨不但生產(chǎn)率高，并且加工精度也很高，一般尺寸精度可達(dá)IT5～I(xiàn)T6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)0.8～0.1μm，并且能修正孔的幾何形狀偏差。
近年來應(yīng)用塑料（金剛砂）混合壓制成的珩磨工，根據(jù)珩磨工具不同用途可壓制各種形狀，使珩磨不僅能用于加工內(nèi)孔，并能加工外圓、平面、球面及各種特形表面，如外圓表面化的珩磨工具為柱形珩輪，齒輪的珩磨工具為磨料齒輪。
為進(jìn)一步提高珩磨生產(chǎn)率，珩磨工藝朝著強(qiáng)力珩磨、自動(dòng)控制尺寸的自動(dòng)珩磨、電解珩磨和超聲珩磨等方向發(fā)展。
一、珩磨的工作原理
珩磨時(shí)，砂條上的磨粒以一定的壓力、較低的速度對(duì)工件表面進(jìn)行磨削、擠壓和刮擦。砂條作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使砂條上的磨粒在孔表面所形軌跡成為交叉而不重復(fù)的網(wǎng)紋（如圖1所示），與內(nèi)孔磨削相比，珩磨參加切削的磨粒多，加在每粒磨粒上的切削力非常小。珩磨的切速低，僅為砂輪磨削速度的幾十分之一，在珩磨過程中又旋轉(zhuǎn)加大量的冷卻液，使工件表面得到充分冷卻，不易燒傷，加工變形層薄，故能得到較細(xì)表面粗糙度。
圖1磨粒在孔表面上形成的軌跡
珩磨頭與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)連接，以保證余量均勻，由于砂條很長(zhǎng)，珩磨時(shí)工件的凸出部分先與砂條接觸，接觸壓力較大，使凸出部分很快被磨去，直至修正到工件表面與砂條全部齒輪測(cè)量?jī)x接觸。因此，珩磨能夠修正前道工序產(chǎn)生的幾何形狀誤差和表面波度誤差（圖2所示），但不能修正軸線位置誤差。
圖2珩磨能修正前道工序的誤差a）圓度b）圓柱度c）表面波度
二、影響珩磨質(zhì)量和生產(chǎn)率的因素
要獲得良好的珩磨效果，除選用*的珩磨工具及正確選用磨條材料和粒度外，珩磨時(shí)采用工藝參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率也有很大的影響。
三、珩磨的圓周速度υy和往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度υw
增加υw，砂條自礪作用好，生產(chǎn)率高。增加υy，除了提高工效外，還能改善珩齒機(jī)表面質(zhì)量。但兩者均不能過分地增高，否則會(huì)導(dǎo)致切削削溫度提高，排屑困難、砂條堵塞、磨耗加劇、珩磨效果急劇下降（如圖3所示）。珩磨速度υh為υy與υw的合成速度。這兩者合成決定了
圖3珩磨速度與珩磨量（w）及砂條磨耗量（s）的關(guān)系
1—珩磨壓力106N／㎡2—珩磨壓力5×105N／㎡3—珩磨壓力3×105N／㎡
珩磨軌跡的交叉角a的大小，而a角的大小又與珩磨的生產(chǎn)率和表面粗糙度有關(guān)，一般認(rèn)為a=30°～60°時(shí)，珩磨效果好，建議采用的珩磨角為：粗珩a=40°～60°；精珩a=20°～40°。對(duì)于Uh建議采用下列數(shù)值：加工未淬火鋼為36～49m∕min；淬火鋼為23～36m∕min；鑄鐵61～70m∕min；鋁合金為70～76m∕min。
四、珩磨壓力
它指砂條作用在工件表面的壓力，決定于被加工表面的硬度，磨條的性質(zhì)及加工的表面粗糙度要求。例如珩磨鑄鐵時(shí)，粗珩取5×105～106N∕㎡；精珩取2×105～5×105N∕㎡。珩磨鋼件時(shí)，粗珩取8×105～2×106N∕㎡；O精珩取4×105～8×105N∕㎡。有時(shí)曾提高表面粗糙度，精珩時(shí)甚至采用105N∕㎡的壓力。
五、珩磨頭的行程Lx和越程a
Lx與砂條長(zhǎng)度Lsh、被加工的長(zhǎng)度Lk及（下轉(zhuǎn)第57頁）（上接第58頁）越程a的關(guān)系如圖4示，可列關(guān)系式如下：
圖4行程與砂條長(zhǎng)度的關(guān)系Lx=Lk＋2a－Lsh
從上式可知，增加砂條長(zhǎng)訂和減少越程可以減少行程長(zhǎng)度，從而可提高生產(chǎn)率。但砂條長(zhǎng)度和越程對(duì)珩磨質(zhì)量有影響，過長(zhǎng)的嫠條容易引起砂條磨損不均勻現(xiàn)象，反而影響孔的幾何精度。越程太長(zhǎng)，會(huì)使珩磨頭失去穩(wěn)定的珩磨機(jī)導(dǎo)向作用，可能引起珩磨頭的傾斜和擺動(dòng)，使孔產(chǎn)生喇叭口，過小的越程，使孔壁中部磨得過多，產(chǎn)生鼓形。實(shí)際工作時(shí)，砂條長(zhǎng)度和越程大小可按加工的情況而選擇。珩磨長(zhǎng)孔（孔徑大于孔長(zhǎng)）時(shí)，取Lsh≈1／2Lk，a≈Lsh；珩磨短孔取Lsh≈（2∕3～3∕4）Lk，a≈（1∕4～1∕5）Lsh。
六、潤(rùn)滑與冷卻
為了減小珩磨滅時(shí)工件的發(fā)熱，及時(shí)排除切屑以細(xì)化表面粗糙度，在珩磨時(shí)必須施加潤(rùn)滑冷卻液。珩磨鑄鐵和鋼時(shí)，通常采用40％～60％的硫化；珩磨青銅時(shí)可以干磨或用水作冷卻液。冷卻液除要保證足夠的流量外，還應(yīng)注意過濾，除去其中的磨粒和切屑。在近代的珩磨機(jī)中，冷卻液循環(huán)系統(tǒng)具有降溫設(shè)備，以控制冷卻液的溫度，保證珩磨的精度。
七、結(jié)語
珩磨的應(yīng)用范圍很廣，可加工鑄鐵，淬硬的鋼件，但不宜加工易堵堵塞油石的韌性金屬零件，珩磨可以加工孔徑為ф5～ф500mm的孔，也可以加工L∕D>10以上的深孔，因此，珩磨工藝廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、煤礦機(jī)械、機(jī)床和軍工等生產(chǎn)部門
近年來應(yīng)用塑料（金剛砂）混合壓制成的珩磨工，根據(jù)珩磨工具不同用途可壓制各種形狀，使珩磨不僅能用于加工內(nèi)孔，并能加工外圓、平面、球面及各種特形表面，如外圓表面化的珩磨工具為柱形珩輪，齒輪的珩磨工具為磨料齒輪。
為進(jìn)一步提高珩磨生產(chǎn)率，珩磨工藝朝著強(qiáng)力珩磨、自動(dòng)控制尺寸的自動(dòng)珩磨、電解珩磨和超聲珩磨等方向發(fā)展。
一、珩磨的工作原理
珩磨時(shí)，砂條上的磨粒以一定的壓力、較低的速度對(duì)工件表面進(jìn)行磨削、擠壓和刮擦。砂條作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使砂條上的磨粒在孔表面所形軌跡成為交叉而不重復(fù)的網(wǎng)紋（如圖1所示），與內(nèi)孔磨削相比，珩磨參加切削的磨粒多，加在每粒磨粒上的切削力非常小。珩磨的切速低，僅為砂輪磨削速度的幾十分之一，在珩磨過程中又旋轉(zhuǎn)加大量的冷卻液，使工件表面得到充分冷卻，不易燒傷，加工變形層薄，故能得到較細(xì)表面粗糙度。
圖1磨粒在孔表面上形成的軌跡
珩磨頭與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)連接，以保證余量均勻，由于砂條很長(zhǎng)，珩磨時(shí)工件的凸出部分先與砂條接觸，接觸壓力較大，使凸出部分很快被磨去，直至修正到工件表面與砂條全部齒輪測(cè)量?jī)x接觸。因此，珩磨能夠修正前道工序產(chǎn)生的幾何形狀誤差和表面波度誤差（圖2所示），但不能修正軸線位置誤差。
圖2珩磨能修正前道工序的誤差a）圓度b）圓柱度c）表面波度
二、影響珩磨質(zhì)量和生產(chǎn)率的因素
要獲得良好的珩磨效果，除選用*的珩磨工具及正確選用磨條材料和粒度外，珩磨時(shí)采用工藝參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率也有很大的影響。
三、珩磨的圓周速度υy和往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度υw
增加υw，砂條自礪作用好，生產(chǎn)率高。增加υy，除了提高工效外，還能改善珩齒機(jī)表面質(zhì)量。但兩者均不能過分地增高，否則會(huì)導(dǎo)致切削削溫度提高，排屑困難、砂條堵塞、磨耗加劇、珩磨效果急劇下降（如圖3所示）。珩磨速度υh為υy與υw的合成速度。這兩者合成決定了
圖3珩磨速度與珩磨量（w）及砂條磨耗量（s）的關(guān)系
1—珩磨壓力106N／㎡2—珩磨壓力5×105N／㎡3—珩磨壓力3×105N／㎡
珩磨軌跡的交叉角a的大小，而a角的大小又與珩磨的生產(chǎn)率和表面粗糙度有關(guān)，一般認(rèn)為a=30°～60°時(shí)，珩磨效果好，建議采用的珩磨角為：粗珩a=40°～60°；精珩a=20°～40°。對(duì)于Uh建議采用下列數(shù)值：加工未淬火鋼為36～49m∕min；淬火鋼為23～36m∕min；鑄鐵61～70m∕min；鋁合金為70～76m∕min。
四、珩磨壓力
它指砂條作用在工件表面的壓力，決定于被加工表面的硬度，磨條的性質(zhì)及加工的表面粗糙度要求。例如珩磨鑄鐵時(shí)，粗珩取5×105～106N∕㎡；精珩取2×105～5×105N∕㎡。珩磨鋼件時(shí)，粗珩取8×105～2×106N∕㎡；O精珩取4×105～8×105N∕㎡。有時(shí)曾提高表面粗糙度，精珩時(shí)甚至采用105N∕㎡的壓力。
五、珩磨頭的行程Lx和越程a
Lx與砂條長(zhǎng)度Lsh、被加工的長(zhǎng)度Lk及（下轉(zhuǎn)第57頁）（上接第58頁）越程a的關(guān)系如圖4示，可列關(guān)系式如下：
圖4行程與砂條長(zhǎng)度的關(guān)系Lx=Lk＋2a－Lsh
從上式可知，增加砂條長(zhǎng)訂和減少越程可以減少行程長(zhǎng)度，從而可提高生產(chǎn)率。但砂條長(zhǎng)度和越程對(duì)珩磨質(zhì)量有影響，過長(zhǎng)的嫠條容易引起砂條磨損不均勻現(xiàn)象，反而影響孔的幾何精度。越程太長(zhǎng)，會(huì)使珩磨頭失去穩(wěn)定的珩磨機(jī)導(dǎo)向作用，可能引起珩磨頭的傾斜和擺動(dòng)，使孔產(chǎn)生喇叭口，過小的越程，使孔壁中部磨得過多，產(chǎn)生鼓形。實(shí)際工作時(shí)，砂條長(zhǎng)度和越程大小可按加工的情況而選擇。珩磨長(zhǎng)孔（孔徑大于孔長(zhǎng)）時(shí)，取Lsh≈1／2Lk，a≈Lsh；珩磨短孔取Lsh≈（2∕3～3∕4）Lk，a≈（1∕4～1∕5）Lsh。
六、潤(rùn)滑與冷卻
為了減小珩磨滅時(shí)工件的發(fā)熱，及時(shí)排除切屑以細(xì)化表面粗糙度，在珩磨時(shí)必須施加潤(rùn)滑冷卻液。珩磨鑄鐵和鋼時(shí)，通常采用40％～60％的硫化；珩磨青銅時(shí)可以干磨或用水作冷卻液。冷卻液除要保證足夠的流量外，還應(yīng)注意過濾，除去其中的磨粒和切屑。在近代的珩磨機(jī)中，冷卻液循環(huán)系統(tǒng)具有降溫設(shè)備，以控制冷卻液的溫度，保證珩磨的精度。
七、結(jié)語
珩磨的應(yīng)用范圍很廣，可加工鑄鐵，淬硬的鋼件，但不宜加工易堵堵塞油石的韌性金屬零件，珩磨可以加工孔徑為ф5～ф500mm的孔，也可以加工L∕D>10以上的深孔，因此，珩磨工藝廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、煤礦機(jī)械、機(jī)床和軍工等生產(chǎn)部門