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数控机床加工中心珩磨加工的特点

发表时间:2020-06-08 16:01

珩磨加工的特点  

珩磨加工具有如下特点:

(1)加工范围广。主要用于孔的光整加工,如圆柱孔、台阶孔、盲孔和圆锥孔等。也可用于平面、球面和成形面及外圆表面。珩磨的孔径为1~1200mm或更大,孔长可达12000mm。几乎所有的工件材料都可以珩磨加工。

(2)加工表面质量好。珩磨后的表面呈交叉网纹,有利于润滑油的贮存和润滑膜的保持,耐磨损,使用寿命长。还由于珩磨速度是一般磨削速度的几十分之一,磨削力和热很小,工件表面不产生烧伤、裂纹、变质和硬质层。

(3)加工精度高。采用珩磨加工内孔时,其圆度和圆柱度可达0.005~0.01mm,表面粗糙度值Ra可达0.05~0.2μm,但不能提高位置精度,可以代替部分磨削加工,加工效率与磨削相当。

(4)对机床精度要求低。珩磨加工除采用专用的珩磨机床外,也可在车床、镗床和钻床上进行。

02珩磨加工原理  

珩磨是利用安装在珩磨头圆周上若干条油石,由胀开机构将油石径向胀开,使油石压向工件孔壁,产生一定的压力和接触面积,在珩磨头(或工件)旋转和往复运动中对工件进行低速磨削,如图1所示。为了减小机床主轴与工件中心不同轴和机床主轴旋转精度对工件加工精度的影响,珩磨头与机床主轴间的连接采用浮动连接,以工件孔为导向。珩磨时,油石与孔壁重叠接触点相互干涉、相互修整,在珩磨运动中使孔表面呈现交叉的螺旋线切削轨迹。由于运动轨迹不重复,使干涉点的机会差不多均等,切削作用不断减弱,孔与油石面的圆度和圆柱度不断提高,孔壁的表面粗糙度值将不断降低,在达到所要求的尺寸精度后,完成珩磨加工。

03珩磨头的结构  

在珩磨加工过程中,工件的加工精度(尺寸和形状)、加工效率和加工表面质量,都取决于珩磨头的结构合理,同时也取决于机床的进给方式、油石特性和工件夹具。珩磨头结构好,油石胀缩均匀,切削液易注入,切屑与磨粒脱落后易排除,油石的修整与定位准确和制造容易,将直接影响珩磨效果。

珩磨头由磨头体、油石座、油石、导向条、弹簧和锥体胀芯组成,如图2所示。珩磨头的结构与尺寸是根据被加工工件的结构与尺寸设计制造的,原理都相同。有定压胀进、台阶孔、手动胀缩,有万向和没有万向、小孔、单油石和对开瓦、盲孔和圆锥孔等珩磨头。

04油石的选择  

(1)油石特性的选择。油石的磨料有刚玉类、碳化物类、人造金刚石和立方氮化硼,可根据工件材料和加工质效进行选择。过去多采用前两种磨料,现代多采用后两种磨料。因为此两种磨料的硬度极高,是前两种磨料硬度的3~4倍,耐磨性高,寿命长,切削刃锋利,加工质量好,相对成本很低。油石的结合剂一般采用树脂结合剂,前两种磨料以前多采用陶瓷结合剂,对于几毫米以下的小孔采用金属(或电镀)结合剂。磨料的粒度是根据工件表面粗糙度值要求选择的。粒度粗则加工效率高,表面粗糙度值Ra大;反之,粒度细则加工效率低,表面粗糙度值Ra就小。当磨料粒度为F120~F150时,表面粗糙度值Ra可达0.8μm;当磨料粒度为F150~F240时,表面粗糙度值Ra可达0.4μm;当磨料粒度为F240~W20时,表面粗糙度值Ra可达0.05~0.2μm。油石的硬度和组织,请参照磨削时砂轮特性的选择原则。对于超硬磨料(人造金刚石和立方氮化硼)的油石,还得选择合理的浓度,即每立方厘米所含超硬磨料的克拉(ct)质量(1ct=0.2g),一般采用75%(313ct/cm3)和100%(4.4ct/cm3)浓度为宜。上述选择也适用于轮式珩磨。

(2)油石(珩磨轮)尺寸的选择。工件材料硬时,油石应窄一些;工件材料软时,油石应宽一些。加工脆性材料,油石应宽一些;加工塑性材料,油石应窄一些,有利于排屑。珩磨头油石总宽度应为孔圆周长的15%~28%为宜。关于油石的长度,对于一般孔,油石长度为孔径的1.0~1.5倍;对于小孔,油石长度为孔长的1/2~2/3,但不能太长,太长了会增加珩磨头的质量,但它的导向性就好。如果过短,会影响孔的直线性(圆柱度)。珩磨轮的尺寸,一般直径为φ50~φ100mm,宽度为25~35mm。

05珩磨用量  

(1)珩磨合成速度vc。它是由珩磨头圆周速度v和往复速度va合成的,油石上的磨粒在工件孔表面上的运动轨迹是两条相交叉成一定角度的螺旋线,是由无数磨粒切削的结果,便在工件表面上形成交叉网状纹理。网状纹理交叉角θ称为切削交叉角,如图3所示。不同工件材料的圆周速度v也不相同,硬度高的圆周速度低,硬度低的圆周速度相对高一些,一般v=20~60m/min。往复速度v a=18~25m/min,交叉角θ=40°~90°,合成速度vc=18~35m/min。

(2)珩磨油石工作压力。它是指垂直作用在油石单位面积上的平均压力。粗珩时单位面积上的工作压力为0.2~0.5MPa,超精珩时为0.05~0.1MPa。

(3)珩磨进给量。进给量的大小取决于工件材料的硬度、磨粒的粒度和加工阶段(粗或精加工)。若工件材料硬度大,在精


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