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磨床/珩磨设备 |
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珩磨机床的应用和发展 |
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珩磨是一种常用的精加工工艺，可获得高尺寸精度、高形状精度和低粗糙度（可达Ra 0.05），并且内孔表面有交叉网纹。珩磨机床的种类有平面珩磨机床、外圆珩磨机床、内圆珩磨机床等。目前，世界上应用最多的是内圆珩磨机床，本文着重探讨内圆珩磨机床的应用及最新发展趋势，比较内圆珩磨与内圆磨的不同之处，并为读者提供珩磨机床的选型方面的参考建议。 
内圆珩磨可加工出高精度的内孔表面
内圆珩磨与内圆磨的比较
内圆珩磨的工作原理如下：珩磨油石相对于被加工工件内孔既作旋转运动，又作往复直线运动，同时，珩磨油石在孔内作径向的涨缩，从而加工出有网纹的内孔表面。
内圆珩磨可加工出高精度的内孔表面。
珩磨加工要求工件或者装夹油石的主轴之一必须处于相对浮动状态,而内圆磨加工时，工件必须刚性夹紧，砂轮在孔内作径向涨缩，同时砂轮在孔内作单一方向运动。由此可以看出，珩磨与内圆磨最大的差别是相对浮动和往复运动。正是这种差别造成了珩磨与内圆磨在加工后能提高的精度参数不一样：珩磨加工能提高内圆的几何形状精度，比如直线度、圆度、锥度及表面粗糙度，珩磨后内孔表面有交叉网纹；内圆磨不仅能提高内圆的几何形状精度，而且能提高内孔对外圆的同轴度，对端面的垂直度等位置精度，内圆磨后孔内没有交叉网纹，只有螺旋线或累积同轴圆环。
从理论分析结果来看，内圆磨完全可以替代内孔珩磨；但是，从90年代以来，国内珩磨机床的应用却越来越广泛，大有替代内圆磨的趋势。
两种加工方法的应用范围如下：
◆ 要求有珩磨网纹的零件必须运用珩磨机床加工，如汽车缸体缸套，摩托车缸体等。珩磨后的交叉网纹能储油，形成一层油膜，在发动机工作时具有极其重要的作用。
◆ 一部分没有位置精度要求，只要求内孔高精度的零件，如模具导套等。在同等条件下，珩磨机床加工所达到的内孔几何形状精度要比内圆磨高。
◆ 有位置精度要求的一部分零件如连杆，轴套等，采用珩磨工艺，由于工件或装夹油石的主轴之一处于相对浮动状态，则绝对不会出现破坏位置精度的情况。只要珩磨后能提高内孔的几何形状精度，就达到了加工的效果。
◆ 必须通过内圆磨来提高位置精度的零件则无法运用珩磨工艺加工。只有超高精度的内圆磨和优良的工夹具才能充分保证加工的精度。
内圆珩磨机床的类型
世界上珩磨机床的制造厂家很多，国外的专业生产厂家有：德国的GERHING（格林）公司，KADIA（卡地亚）公司，美国的SUNNEN(善能)公司等；日本的AOBA(青叶)公司，三菱(MITSUBISHI)公司等。国内也有近20余个厂家生产各种珩磨机床，山东德州机床厂生产卧式强力大孔珩磨机；宁夏大河机床厂生产立式珩磨机床；北京第三机床厂，大连机床厂等也能根据用户的要求生产各种类型的立式珩磨机床。
6轴立式珩磨机床
珩磨机床的分类方法有很多种，如单轴，多轴的不同；如数控的，机械的差别；根据珩磨主轴的安装方式可分为二种：
◆ 立式珩磨机床，其珩磨主轴是垂直于工作台面。可以作成单头，双头及多头，珩磨工位可以作成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；立式珩磨机床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。
◆ 卧式珩磨机床，其主轴是平行于工作台面。一般设计为单头，在生产线上也可设计成直线式排列。单头卧式珩磨机床结构简单，又可分小型卧式珩磨机床和大型卧式珩磨机床。
小型卧式珩磨机床的最大特点是机床制造成本较低，机床的可靠性很高。其加工特点是工件处于相对浮动状态，工件的自重无法完全消除。所以，小型卧式珩磨机床一般不能加工超过15Kg的工件。
大型卧式珩磨机床是专门为加工各种油缸而设计的；其加工特点是珩磨主轴处于相对浮动状态，珩磨主轴自重对精度仍然有一定的影响。
从立式和卧式珩磨机床的分类我们可以大致划分珩磨机床的应用范围：
◆ 汽车发动机、柴油机及摩托车压缩机缸体类零件的内孔精度高，有网纹角度要求，其重量较大，最好选用立式珩磨机床加工。
◆ 连杆、拨叉、齿轮、轴套、转向器等通孔径零件(直径φ≤30)，重量要求不超过3Kg，圆柱度要求不超过 0.0025mm，则选择卧式珩磨机床，这样既能降低投资成本和加工成本，又能达到精度要求。
◆ 最终的精度要求超过了圆柱度0.0025mm的小孔径零件，可以运用卧式珩磨机床作为粗珩设备，选取立式珩磨机床作为最终精度保证设备。
◆ 对于任何孔径的盲孔类零件加工，在投资允许的情况下，最好的选择是立式珩磨机床。
珩磨机床的未来发展方向
小型卧式珩磨机床向复杂化、数控化方向发展。卧式珩磨机床目前很少做到闭环控制，无法严格保证大批量生产的超高加工精度。未来的小型卧式珩磨机床通过NC控制，主动测量，应当能提高加工零件的尺寸一致性。目前，大型卧式珩磨机床的发展很迅速，已经作到NC控制，远程测量反馈，半闭环控制。立式珩磨机床将在目前完全闭环控制的基础上发展超高速主轴系统，进给频率更快，进给晚小的进给系统，能够自我修整珩磨油石的珩磨系统或者珩磨中心，各种人为因素的影响。目前，珩磨机床能实现平面、外圆、内圆的珩磨加工；通过珩磨工具的改进，能够实现椭圆内孔和曲面的珩磨。在珩磨外圆领域，将取得突破性发展，能够在大多数外圆加工中取代外圆磨。
珩磨机床作为复杂的生产工具，最根本的是加工工艺与主机结构布局设计，而各种新工艺，新材料，新元件，新刀具，新控制系统等也将运用在珩磨机床上，未来的珩磨机床的加工精度会更高，加工效率更快，加工范围更广泛。(end)
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(11/5/2004) |
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