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磨床/珩磨设备 |
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珩磨加工原理及其工艺参数的选择 |
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作者：黑龙江红星集团 孙美玲 赵宏德 |
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摘要 ：气缸体缸孔珩磨加工质量严重影响着发动机的性能指标，其参数选择致关重要 。本 文在简述珩磨加工原理及珩磨油石的修整方法后 ，着重叙述了珩磨工艺参数的选择与调整。珩磨工艺参数包括：切削速度 、切削交叉角 、珩磨油石工作压力、工作行程等参数。
关键词 ：珩磨，珩磨油石，扩张，修整，油石，光整加工
1 、引言
在珩磨加工中，珩磨工艺参数的选择对加工孔的精度、表面粗糙度、加工效率以及珩磨油石的使用寿命等都有很大的影响。
2 、珩磨工作原理
珩磨加工是采用三块平板互研的原理加工出精密的表面。在磨削中，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。
3 、珩磨油石的修整
由于珩磨油石、油石座及磨头体等的制造误差，装配后珩磨头的珩磨油石不可能形成一个归整间断的圆柱面，保证珩磨油石与被加工面都接触良好。虽然在珩磨过程中，珩磨油石可以和工件相互修整，但工件留磨量都较小，所以在最初珩磨过程中就不可能得到充分的修整。尤其是超硬磨料的珩磨油石，由于其本身耐磨，就更不能得到充分的修整。因而在加工中就不可能得到理想的加工表面，精度也无法保证。因此在使用新珩磨油石时，在加工之前必须对珩磨油石进行修理(也称为归圆)。
普通珩磨油石的修整，是直接把珩磨油石装在所使用的磨头上，拿到外圆磨床上归圆，这是最理想的。但由于有些磨头本身的结构等其他方面原因，需采用专用夹具在外圆磨床上用砂轮修整其外径。如珩磨工件的精度要求较低，珩磨头为浮动联结，也可以利用废活或加工余量大的工件孔，在所使用的珩磨机床上直接校正归圆。
超硬珩磨油石的修整，可在外圆磨床上用炭化硅砂轮进行修整。砂轮转速为18-25m/s，磨头转速为 1-3m /min，进刀深度一般磨修用0.02—0.04mm/行程 ，精修为0.01mm/行程。同时需要大量冷却液浇入。
4 、定压扩张进给形式
在定压扩张进给中，珩磨头涨缩机构虽然以恒定的珩磨油石工作压力压向被加工件孔壁，但在磨削中，随着时间的增加，各种要素并不是以固定不变的值进行切削，而是金属磨去量和珩磨油石磨损量随着珩磨时间的增加逐渐减少，而表面质量随着珩磨时间的增加逐渐光滑。之所以产生这种情况，主要是珩磨切削是处于面接触状态，而定压扩张进给随动性强，在磨削中，切削量的大小，取决于磨粒和其锐利情况以及磨下的磨粒与切削被清除情况。
5 、珩磨工艺参数的选择
5.1 切削速度与切削交叉角的选择
5.1.1 速度与切削交叉角
切削速度 V 由旋转(圆周)速度 V旋 和往复速度V往 合成。在珩磨加工过程中，由于切削运动的结果，珩磨油石的磨粒在加工面上切削出交叉网纹，其网纹形成的角度叫切削交叉角 θ 。上升网纹与水平线形成的角度叫做切削升角α1 ，下降网纹与水平线形成的角度叫切削降角α2。上述情况如图 1 所示。
图 1 切削速度与切削交叉角的关系
5.1.2 珩磨切削速度的计算
珩磨切削速度可按下述公式计算。
旋转(圆周)速度计算公式为：
V旋 = πD n/1000 (m/min)
式中 ：D 一被加工直径 mm
n 一主轴转 速 r/min
5.1.3 切削速度对切削量的影响
在珩磨加工中，切削速度对比切削量（切削量/所切入的功——表明珩磨油石的锐利性）影响较小。无论珩磨铸件或珩磨钢件 ，切削速度的变化，其比切削量变化不大。
5.1.4 切削交叉角对切削量和珩磨油石磨损量以及表面粗糙度的影响
在珩磨加工中，切削交叉角对切削量和珩磨油石磨损量以及表面粗糙度影响较大。增加切削交叉角，比磨石减量随着增加。当然，被加工面粗糙度也随着变粗。这是因为在珩磨切削过程中，保持珩磨油石的锐利是靠加工表面粗糙度来修整，只有锐利的珩磨油石切削量才能提高，而油石要锐利就必然要磨损。当切削交叉角为0°时，切削效率低 ；当切削交叉角为 90°时，珩磨油石磨损大，加工表面粗糙度粗 ，这样反而使切削量不大。通过实验，当切削交叉角为 45°左右时切削量最大。因此，在珩磨加工中，要提高生产率应采用 45°左右的切削交叉角 ，在精加工中可采用 20-30°。
5.2 珩磨油石工作压力及其影响
5.2.1 珩磨油石工作压力
所谓珩磨油石工作压力 ，系指珩磨油石作用在被加工表面的压强——单位面积上的压力。而不是机床压力表上的数值或其他压力数值。
本文讨论定压扩张进给的珩磨机床，其珩磨油石工作压力可按下式计算 (不考虑摩擦力和其他作用力)。
P = （d2πp/4Bln )ctgβ/2
式中 P一珩磨油石工作压力，kgf/cm2≈bar
B一珩磨油石宽度 ，m m
L一珩磨油石长度 ，m m
n一珩磨油石条数
5.2.2 珩磨油石工作压力的选择
珩磨油石工作压力对珩磨切削性能影响很大，直接影响切削效率、珩磨油石磨损量和工件精度与粗糙度。珩磨工作压力大时，珩磨切削量和珩磨油石磨损量都大，加工精度和表面粗糙度也差。珩磨工作压力小时，切削量和珩磨油石磨损量都小，加工精度和表面粗糙度则好。
选择珩磨油石工作压力时，除根据上述情况考虑外，还要根据所使用的机床动力大小 、珩磨头及珩磨夹具的刚性、珩磨油石的强度 、珩磨；油石与被加工面的实际接触面以及工件的材质、尺寸大小和形状等因素全面考虑 。
一般情况下，生产型珩磨机的珩磨油石工作压力可按表 1 选择。修配型珩磨机，因其功率小所配的珩磨头和夹具刚性相对较低 ，其珩磨油石工作压力应减少，一般为 2-5 kgf/cm2 。
6、珩磨工作行程的计算与调整
为了加工出直径一致、圆柱度好的孔，必需调整好珩磨工作行程及相应的越程量。如图2 所示，若珩磨油石长度为 1，孔长为 L ，行程长为 L1，上端越程量为 L2，下端越程量为l2则珩磨工作行程长度按下列公式计算：
L l = L + l1 + l2 - l
珩磨油石在被加工孔小的越程量 l1 和 l2一般为珩磨油石长度的 1/3—1/5 。它与珩磨头油石座的支撑点 、珩磨机床往复运动情况与在两端停留的时间以及加工零件的材质与形状有关 。当一端越程量大时，工件孔易产生喇叭口形 ：当一端越程量小时，工件孔易产生口部小的情况；两端越程量都大或小时，则工件孔易产生腰鼓形：一端越程量大，一端越程量 小时 ，则工件孔易产生锥度。因此，按上述计算公式计算出行程调整机床之后 ，还需进行试珩，根据测量孔的实际尺寸，再重新调整其越程量，直至合格。
7 、结束语
珩磨是工艺中常用的光整加工方法，该加工方法在机械制造业中已得到了广泛的应用 ，通过对珩磨原理及其工艺参数选择的了解，可以帮助同行业技术人员很好地、更快地掌握该 加工技术的要点，并在以后的实际工作中共同学习和探讨。(end)
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(12/12/2010) |
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