珩磨工藝原理

1、琦磨工藝原理一、培磨工藝原理桁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。這種工藝不僅能往除較大的加工余量（在50年代桁磨還是作為拋光用），而且是一種高精密零件尺寸、幾何外形精度和表面粗糙度的有效加工方法。（一）琦磨加工的特點：1.加工精度高：特別是一些中小型的光通孔，其圓柱度可達以內(nèi)。一些壁厚不均勻的零件，如連桿，其圓度能達。對于大孔（孔徑在200mm以內(nèi)），圓度也可達，假如沒有環(huán)槽或徑向孔等，直線度在以內(nèi)也是有可能的。琦磨比磨削加工精度高，磨削時支撐砂輪的軸承位于被劃孔之外，會產(chǎn)生偏差，特別是小孔加工，磨削比劃磨精度更差。琦磨一般只能改變被加工件的外形精度，要想改變零件的位置精度

2、，需要采取一些必要的措施。如用面板改善零件端面與軸線的垂直度（面板安裝在沖程臂上，調(diào)它與旋轉(zhuǎn)主軸垂直，零件靠在面板上加工即可）。表面為交叉網(wǎng)紋，有利于潤滑油的存儲及油膜的保持。有較高的表面支承率（孔與軸的實際接觸面積與兩者之間配合面積之比），因而能承受較大載荷，耐磨損，從而進步了產(chǎn)品的使用壽命。琦磨速度低（是磨削速度的幾十分之一），且油石與孔是面接觸，因此每一個磨粒的均勻磨削壓力小，這樣工件的發(fā)熱量很小，工件表面幾乎無熱損傷和變質(zhì)層，變形小。琦磨加工面幾乎無嵌砂和擠壓硬質(zhì)層。磨削比琦磨切削壓力大，磨具和工件是線接觸，有較高的相對速度。因而會在局部區(qū)域產(chǎn)生高溫，會導致零件表面結(jié)構(gòu)的永久性破壞。主

3、要加工各種圓柱形孔：光通孔。軸向和徑向有中斷的孔，如有徑向孔或槽的孔、鍵槽孔、花鍵孔。盲孔。多臺階孔等。另外，用專用劃磨頭，還可加工圓錐孔，橢圓孔等，但由于琦磨頭結(jié)構(gòu)復雜，一般不用。用外圓劃磨工具可以劃磨圓柱體，但其往除的余量遠遠小于內(nèi)圓琦磨的余量。幾乎可以加工任何材料，特別是金剛石和立方氮化硼磨料的應用。同時也進步了劃磨加工的效率。（二）琦磨加工原理：1 .琦磨是利用安裝于琦磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構(gòu)（有旋轉(zhuǎn)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(chǎn)生一定的面接觸。同時使琦磨頭旋轉(zhuǎn)和往復運動，零件不動;或劃磨頭只作旋轉(zhuǎn)運動，工件往復運動，從而實現(xiàn)琦磨。2 .大多數(shù)

4、情況下，珀磨頭與機床主軸之間或珀磨頭與工件夾具之間是浮動的。這樣，加工時珀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(chuàng)制過程的特點。所謂創(chuàng)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珀磨時由于珀磨頭旋轉(zhuǎn)并往復運動或珀磨頭旋轉(zhuǎn)工件往復運動，使加工面形成交叉螺旋線切削軌跡，而且在每一往復行程時間內(nèi)珀磨頭的轉(zhuǎn)數(shù)不是整數(shù)，因而兩次行程間，珀磨頭相對工件在周向錯開一定角度，這樣的運動使珀磨頭上的每一個磨粒在孔壁上的運動軌跡不會重復。此外，珀磨頭每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，油石與前一轉(zhuǎn)的切削軌跡在軸向上有一段重疊長度，

5、使前后磨削軌跡的銜接更平滑均勻。這樣，在整個珀磨過程中，孔壁和油石面的每一點相互干涉的機會差未幾相等。因此，隨著珀磨的進行孔表面和油石表面不斷產(chǎn)生干涉點，不斷將這些干涉點磨往并產(chǎn)生新的更多的干涉點，又不斷磨往，使孔和油石表面接觸面積不斷增加，相互干涉的程度和切削作用不斷減弱，孔和油石的圓度和圓柱度也不斷進步，最后完成孔表面的創(chuàng)制過程。為了得到更好的圓柱度，在可能的情況下，珀磨中經(jīng)常使零件掉頭，或改變珀磨頭與工件軸向的相互位置。需要說明的一點：由于琦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琦磨頭上油石的原始精度。所以我們用金剛

6、石和立方氮化硼油石時，琦磨前要很好地修整油石，以確保孔的精度。（三）劃磨的切削過程：定壓進給中，進給機構(gòu)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琦磨，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往。而油石表面因接觸壓力大，加上切屑對油石粘結(jié)劑的磨耗，使磨粒與粘結(jié)劑的結(jié)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琦磨的進行，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(jié)劑的磨耗也很小。因此，油石磨粒脫落

7、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(xù)劃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(xù)琦磨，油石堵塞嚴重而產(chǎn)生粘結(jié)性堵塞時，油石完全失往切削能力并嚴重發(fā)熱，孔的精度和表面粗糙度均會受到影響。此時應盡快結(jié)束琦磨。定量進給劃磨時，進給機構(gòu)以恒定的速度擴張進給，使磨粒強制性地切進工件。因此琦磨過程只存在脫落切削和破碎切削，不可能產(chǎn)生堵塞切削現(xiàn)象。由于當油石產(chǎn)生堵塞切削力下降時，進給量大于實際磨削量，此時幻磨壓力增高

8、，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強。用此種方法劃磨時，為了進步孔精度和表面粗糙度，最后可用不進給琦磨一定時間。開始時以定壓進給琦磨，當油石進進堵塞切削階段時，轉(zhuǎn)換為定量進給琦磨，以進步效率。最后可用不進給琦磨，進步孔的精度和表面粗糙度。二、培磨機類型及選型原則琦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劃磨機，如多品種小批量，選用小功率、通用性大的機床；假如批量很大，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(guī)格和參數(shù)。3 .根據(jù)孔的結(jié)構(gòu)形式選機床往復機構(gòu)的性能。如盲孔，要求往復行程機構(gòu)換向重復精度高，超程小，應能適應手動或自動交

9、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(gòu)。4 .根據(jù)孔加工余量、外形誤差和孔精度要求，選定油石漲縮機構(gòu)的擴張進給方式。5 .根據(jù)同一孔需要琦磨的次數(shù)、生產(chǎn)批量或生產(chǎn)節(jié)拍、工件外形尺寸及工件上加工的孔數(shù)，選定機床的主軸數(shù)或機床臺數(shù)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(zhuǎn)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劃磨頭的機床。小批量可選單軸。大批量可選多軸，對一個孔進行多次劃磨或幾個孔同時進行劃磨。6 .根據(jù)孔的尺寸精度、孔徑大小、結(jié)構(gòu)形式，油石的耐磨程度，劃磨頭的結(jié)構(gòu)形式，生產(chǎn)批量，選定尺寸控制方式。7 .根據(jù)孔的表面粗糙度、尺寸精

10、度和生產(chǎn)節(jié)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、直接琦磨新工藝琦齒是一種眾所周知，系列化生產(chǎn)中常用的硬齒面精加工工藝。經(jīng)過劃磨的齒輪可以改善其噪聲和磨損特性。琦磨過的齒輪由于改變了輪齒的表面結(jié)構(gòu)，因而能降低噪聲和延長使用壽命。經(jīng)琦磨的齒輪表面，形成類似于魚骨刺的表面結(jié)構(gòu)，有利于從齒根面端部到節(jié)圓直徑表面上形成一層潤滑油膜，有利于抑制噪聲的產(chǎn)生。特殊過程運動會使劃磨工具在對應方向上與工件產(chǎn)生轉(zhuǎn)動接觸，從而天生這種表面結(jié)構(gòu)。合成速度分量作用于齒面，天生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。與齒輪磨削相比，琦齒時的切削速度極慢，僅為。因此，作用于起切削作

11、用的磨粒、結(jié)合劑特別是工件材料上的熱量極低，因而在琦磨過程中不會發(fā)生金相組織的變化，不必擔心會出現(xiàn)燒傷”。即便將切削速度進步到10m/min（新一代機床所能達到的速度卜在加工過程中仍不會有產(chǎn)生熱負荷的危險。在低速加工的夾緊時，會出現(xiàn)較大的力。這個力可能很大，表面的結(jié)構(gòu)會發(fā)生壓緊和殘余壓應力增大，而這種現(xiàn)象通常出現(xiàn)在熱處理過程中。這種殘余壓應力增大對零件壽命有利，所以琦磨齒輪必然會進步其抗磨損性，因而劃磨齒輪的使用壽命要比用其它方法精加工的淬硬齒輪的壽命長。上述琦磨加工方法的優(yōu)點可回結(jié)為：這是一種經(jīng)濟可行的加工方法。在考察一種工件加工工藝的經(jīng)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

12、來說尤其重要的，由于預精加工是極為重要的。為此，在大多數(shù)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(chuàng)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(chǎn)生了一種能使琦磨的工藝上風與磨削的產(chǎn)量上風相結(jié)合的設(shè)想。這就導致了一種使設(shè)想變成現(xiàn)實的方法：直接劃磨，既工件經(jīng)熱處理后直接劃磨。在用直接培磨法進行預加工時，不但獲得很高的切除率，而且能經(jīng)濟地并以很高的重復精度達到了預期的質(zhì)量要求。更快更經(jīng)濟地加工要求經(jīng)常與進步加工重復性和質(zhì)量并使機床操縱盡可

13、能簡便的要求如影隨形。以前，在進行劃磨時需選用人造樹脂結(jié)合氧化鋁或硬質(zhì)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(qū)動同步。同時，還存在將這類策略組合在一起，促成一種優(yōu)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題目。有一種過程控制方法能縮短珀磨時間，易于保證在整個齒面上保持理論上的線接觸。因此避免了磨具與工件的點接觸。盡管這可能有悖于產(chǎn)生較大殘余壓應力的要求，足夠大的力依然會使之保持理論線接觸。連續(xù)改變接觸條件會產(chǎn)生良好的動態(tài)特性，不會因擺動角度使機床部件產(chǎn)生嚴重顫振。珀磨過程中，單