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珩磨工藝原理和特點介紹

一、珩磨工藝原理

珩磨是磨削加工的特殊形式,又是精加工中一種高效加工方法。這種工藝不僅能去除較大的加工余量(在50年代珩磨仍是作為拋光用),而且是一種提高零件尺寸、幾何形狀精度和表面粗糙度的有效加工方法。

(一)珩磨加工的特點:

1.加工精度高
2.表面質量好:
3.加工范圍廣:
(二)珩磨加工原理:

1.珩磨是利用安裝于珩磨頭圓周上的一條或多條油石,由漲開機構(有旋轉式和推進式兩種)將油石沿徑向漲開,使其壓向工件孔壁,以便產生一定的面接觸。同時使珩磨頭旋轉和往復運動,零件不動;或珩磨頭只作旋轉運動,工件往復運動,從而實現珩磨。

2.在大多數情況下,珩磨頭與機床主軸之間或珩磨頭與工件夾具之間是浮動的。這樣,加工時珩磨頭以工件孔壁作導向。因而加工精度受機床本身精度的影響較小,孔表面的形成基本上具有創制過程的特點。所謂創制過程是油石和孔壁相互對研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理類似兩塊平面運動的平板相互對研而形成平面的原理。
需要說明的一點:由于珩磨油石采用金剛石和立方氮化硼磨料,加工中油石磨損很小,即油石受工件修整量很小。因此,孔的精度在一定程度上取決于珩磨頭上油石的原始精度。所以我們用金剛石和立方氮化硼油石時,珩磨前要很好地修整油石,以確保孔的精度。

(三)珩磨的切削過程:

1.定壓進給珩磨:定壓進給中,進給機構以恒定的壓力壓向孔壁,分三個階段。

第一個階段是脫落切削階段,這種定壓珩磨,開始時由于孔壁粗糙,油石與孔壁接觸面積很小,接觸壓力大,孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接觸壓力大,加上切屑對油石粘結劑的磨耗,使磨粒與粘結劑的結合強度下降,因而有的磨粒在切削壓力的作用下自行脫落,油石面即露出新磨粒,此即油石自銳。

第二階段是破碎切削階段,隨著珩磨的進行,孔表面越來越光,與油石接觸面積越來越大,單位面積的接觸壓力下降,切削效率降低。同時切下的切屑小而細,這些切屑對粘結劑的磨耗也很小。因此,油石磨粒脫落很少,此時磨削不是靠新磨粒,而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負荷很大,磨粒易破裂、崩碎而形成新的切削刃。

第三階段為堵塞切削階段,繼續珩磨時油石和孔表面的接觸面積越來越大,極細的切屑堆積于油石與孔壁之間不易排除,造成油石堵塞,變得很光滑。因此油石切削能力極低,相當于拋光。若繼續珩磨,油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時,油石完全失去切削能力并嚴重發熱,孔的精度和表面粗糙度均會受到影響。此時應盡快結束珩磨。

2.定量進給珩磨:定量進給珩磨時,進給機構以恒定的速度擴張進給,使磨粒強制性地切入工件。因此珩磨過程只存在脫落切削和破碎切削,不可能產生堵塞切削現象。因為當油石產生堵塞切削力下降時,進給量大于實際磨削量,此時珩磨壓力增高,從而使磨粒脫落、破碎,切削作用增強。用此種方法珩磨時,為了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不進給珩磨一定時間。

3.定壓--定量進給珩磨:開始時以定壓進給珩磨,當油石進入堵塞切削階段時,轉換為定量進給珩磨,以提高效率。最后可用不進給珩磨,提高孔的精度和表面粗糙度。

二、珩磨機類型及選型原則

珩磨機分臥式和立式兩種。其選用原則可參考以下幾方面:

1.不同批量選不同形式的珩磨機,如多品種小批量,選用小功率、通用性大的機床;如果批量很大,則選用大功率的專用機床。

2.按工件孔徑、孔長和外形尺寸選擇機床的主要規格和參數。

3.根據孔的結構形式選機床往復機構的性能。如盲孔,要求往復行程機構換向重復精度高,超程小,應能適應手動或自動交替控制長、短沖程;又如短孔,孔精度要求又高,選用機械往復行程機構。

4.根據孔加工余量、形狀誤差和孔精度要求,選定油石漲縮機構的擴張進給方式。

5.根據同一孔需要珩磨的次數、生產批量或生產節拍、工件外形尺寸及工件上加工的孔數,選定機床的主軸數或機床臺數以及工作臺的形式。如大批量的小型零件,可選用立式帶旋轉工作臺的多軸機床;尺寸大或直線排列的多孔工件,可選用移動工作臺或移動珩磨頭的機床。小批量可選單軸。大批量可選多軸,對一個孔進行多次珩磨或幾個孔同時進行珩磨。

6.根據孔的尺寸精度、孔徑大小、結構形式,油石的耐磨程度,珩磨頭的結構形式,生產批量,選定尺寸控制方式。

7.根據孔的表面粗糙度、尺寸精度和生產節拍的要求,選定切削液的凈化方式和是否需要冷卻切削液裝置。

三、直接珩磨新工藝

珩齒是一種眾所周知,系列化生產中常用的硬齒面精加工工藝。經過珩磨的齒輪可以改善其噪聲和磨損特性。

珩磨過的齒輪由于改變了輪齒的表面結構,因而能降低噪聲和延長使用壽命。經珩磨的齒輪表面,形成類似于魚骨刺的表面結構,有利于從齒根面端部到節圓直徑表面上形成一層潤滑油膜,有利于抑制噪聲的產生。特殊過程運動會使珩磨工具在對應方向上與工件產生滾動接觸,從而生成這種表面結構。合成速度分量作用于齒面,生成一個軸向的切削速度分量,所以可使磨具的磨粒與整個齒面保持接觸。

上述珩磨加工方法的優點可歸結為:這是一種經濟可行的加工方法。在考察一種工件加工工藝的經濟可行性時,必須考慮到整個加工過程鏈。這對硬齒輪精加工來說尤其重要的,因為預精加工是極為重要的。通常,加工成本的提高與工件硬度的大小不成比正。為此,在大多數情況下需要一種良好的綠色加工方法,既要能有效進行硬齒面加工,又要熱處理變形效果最小。這就要創造一種最理想的硬齒面精加工條件。除了對預加工方法實施改進之外,這種硬齒面加工方法不但切除量要大,而且要能有大的尺寸變化,這樣才能可靠而廉價地切除材料。這就使人產生了一種能使珩磨的工藝優勢與磨削的產量優勢相結合的設想。這就導致了一種使設想變成現實的方法:直接珩磨,既工件經熱處理后直接珩磨。

在用直接珩磨法進行預加工時,不但獲得很高的切除率,而且能經濟地并以很高的重復精度達到了預期的質量要求。更快更經濟地加工要求常常與提高加工重復性和質量并使機床操作盡可能簡便的要求如影隨形。

以前,在進行珩磨時需選用人造樹脂結合氧化鋁或硬質合金磨具,電鍍CBN或金剛石磨具或者是復合模具。

對于過程控制,理論上存在雙面接觸、單面線接觸和單面點接觸幾種可能性,以及有或沒有工件與工件驅動同步。同時,還存在將這類策略組合在一起,促成一種優化的效果的可能。在選用磨具材料時,必須考慮采用能達到最長磨具壽命的材料。還要考慮到,易切削磨料導致修整磨具過早磨損的問題。

本文共分 1
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