珩磨工艺原理

珩磨工艺原理

一、珩磨工艺原理

珩磨是磨削加工的特殊形式，又是精加工中一种高效加工方法。这种工艺不仅能往除较大的加工余量（在50年代珩磨还是作为抛光用），而且是一种高精密零件尺寸、几何外形精度和表面粗糙度的有效加工方法。

(一)珩磨加工的特点:

1.加工精度高：

特别是一些中小型的光通孔，其圆柱度可达0.001mm 以内。一些壁厚不均匀的零件，如连杆，其圆度能达0.002mm。对于大孔(孔径在200mm以内)，圆度也可达0.005mm，假如没有环槽或径向孔等，直线度在0.01mm 以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高，磨削时支撑砂轮的轴承位于被珩孔之外，会产生偏差，特别是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。珩磨一般只能改变被加工件的外形精度，要想改变零件的位置精度，需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面与轴线的垂直度(面板安装在冲程臂上，调它与旋转主轴垂直，零件靠在面板上加工即可)。

2.

表面为交叉网纹，有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高的表面支承率（孔与轴的实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而进步了产品的使用寿命。珩磨速度低（是磨削速度的几十分之一），且油石与孔是面接触，因此每一个磨粒的均匀磨削压力小，这样工件的发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。磨削比珩磨切削压力大，磨具和工件是线接触，有较高的相对速度。因而会在局部区域产生高温，会导致零件表面结构的永久性破坏。

3.

主要加工各种圆柱形孔：光通孔。轴向和径向有中断的孔，如有径向孔或槽的孔、键槽孔、花键孔。盲孔。多台阶孔等。另外，用专用珩磨头，还可加工圆锥孔，椭圆孔等，但由于珩磨头结构复杂，一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体，但其往除的余量远远小于内圆珩磨的余量。几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化硼磨料的应用。同时也进步了珩磨加工的效率。

(二)珩磨加工原理:

1. 珩磨是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。

2. 大多数情况下，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

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，而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数，因而两次行程间，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。这样，在整个珩磨过程中，孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差未几相等。因此，随着珩磨的进行孔表面和油石表面不断产生干涉点，不断将这些干涉点磨往并产生新的更多的干涉点，又不断磨往，使孔和油石表面接触面积不断增加，相互干涉的程度和切削作用不断减弱，孔和油石的圆度和圆柱度也不断进步，最后完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度，在可能的情况下，珩磨中经常使零件掉头，或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。

需要说明的一点:

由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼磨料，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。所以我们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。

(三) 珩磨的切削过程：

1.

定压进给中，进给机构以恒定的压力压向孔壁，分三个阶段。

第一个阶段是脱落切削阶段

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往。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。

第二阶段是破碎切削阶段

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。

第三阶段为堵塞切削阶段

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，油石完全失往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.

定量进给珩磨时，进给机构以恒定的速度扩张进给，使磨粒强制性地切进工件。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。由于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，为了进步孔精度和表面粗糙度，最后可用不进给珩磨一定时间。

3.

开始时以定压进给珩磨，当油石进进堵塞切削阶段时，转换为定量进给珩磨，以进步效率。最后可用不进给珩磨，进步孔的精度和表面粗糙度。

二、珩磨机类型及选型原则

珩磨机分卧式和立式两种。其选用原则可参考以下几方面:

1. 不同批量选不同形式的珩磨机，如多品种小批量，选用小功率、通用性大的机床; 假如批量很大，则选用大功率的专用机床。

2. 按工件孔径、孔长和外形尺寸选择机床的主要规格和参数。