增加珩孔砂條曲面面積刀具壽命明顯提高

珩磨加工是磨削加工的一種特殊形式，可以去除較大的加工余量，同時保證高精度的幾何尺寸、形狀誤差和表面粗糙度。我廠使用格林（Gehring）珩孔機床加工雙離合自動變速器從動齒輪內孔，在使用歸圓修整后的新刀具過程中，珩磨砂條邊緣有破碎開裂的情況，如圖1所示，并在后續(xù)使用過程中破碎區(qū)域不斷增加，甚至出現(xiàn)珩磨砂條從焊接基體脫落的情況，嚴重影響產品的穩(wěn)定加工，單件制造成本增加。為了解決這一問題，此文將分析珩磨過程中砂條曲面的應力分布。圖1

砂條破碎邊緣局部放大珩孔砂條破碎開裂集中在邊緣部位，呈大塊的脆性崩裂，初步分析是邊緣部位應力集中導致裂紋產生，裂紋擴展使砂條邊緣開裂破碎；同時由于珩孔過程是砂條徑向運動、圓周運動和軸向運動的疊加，其切入位置比切出位置磨損嚴重，表明切削刃受力較大，切入位置砂條邊緣也易開裂破碎，其破碎程度也較嚴重。1.珩孔砂條珩磨過程珩孔砂條歸圓的過程如圖2所示，珩磨頭脹刀機構運動到最大行程，脹緊珩孔砂條。砂輪磨削珩磨砂條外圓曲面，保證各砂條曲面同心同圓。由于珩磨頭脹緊到最大行程，此時其砂條曲面半徑大于珩孔加工時的零件孔半徑，在連續(xù)生產珩磨過程中，砂條珩磨接觸曲面半徑逐漸減小，最終珩孔砂條曲面與零件孔壁完全貼合。砂條曲面變化時其應力分布模型如圖3所示：圖2

珩孔砂條修整歸圓示意圖3

貼靠時砂條不同曲面半徑Rb和同一零件孔壁半徑Rb接觸曲面應力分布在珩孔砂條和零件孔壁貼靠接觸過程中，圖3a顯示砂條曲面半徑小于孔壁半徑，應力由砂條曲面高點向兩側遞減，其砂條兩側邊緣應力最??；圖3b顯示砂條曲面半徑大于孔壁半徑，應力由砂條曲面高點向兩側遞增，其砂條兩側邊緣應力最大；圖3c顯示砂條曲面半徑等于孔壁半徑，其砂條曲面應力分布最均勻，無明顯高點。以上情況說明珩孔砂條歸圓應避免砂條曲面半徑過大，造成邊緣局部接觸產生應力集中，推薦砂條曲面半徑Rb≤零件孔壁半徑Ra。在珩孔砂條和零件孔壁珩磨接觸過程中，圖4a顯示如砂條曲面半徑小于孔壁半徑，應力由砂條曲面高點向兩側遞減，且圓周切入邊緣應力大于切出邊緣應力；圖4b顯示如砂條曲面半徑大于孔壁半徑，應力由砂條曲面高點向兩側遞增，且圓周切入邊緣應力大于切出邊緣應力；圖4c顯示如砂條曲面半徑等于孔壁半徑，其砂條曲面應力分布最均勻，無明顯高點，且圓周切入邊緣應力大于切出邊緣應力。以上情況說明珩孔砂條歸圓應避免砂條曲面半徑過大，推薦砂條曲面半徑Rb≤零件孔壁半徑Ra；由于砂條珩磨切削刃部位應力較大，連續(xù)珩磨容易引起切入部分磨損過大。所以珩孔過程中應周期性地調整珩磨頭圓周旋轉方向，保證磨削曲面均勻磨損，因為不對稱的曲面在貼靠過程中，局部接觸易引起應力集中。圖4

珩磨時砂條不同曲面半徑Rb和同一零件孔壁半徑Ra接觸曲面應力分布2.試驗數(shù)據(jù)和結論在砂條貼靠和珩磨過程中，珩磨砂條曲面形狀和曲面應力分布呈如下規(guī)律：當工件內孔半徑Ra>砂條曲面半徑Rb時，其曲面受力不均勻分布更趨向于曲面圓周中心區(qū)域。當工件內孔半徑Ra<砂條曲面半徑Rb時，其曲面受力不均勻分布，更趨向于曲面圓周兩側區(qū)域。當工件內孔半徑Ra=砂條曲面半徑Rb時，其曲面受力分布更均勻。當砂條曲面半徑Rb越大，其曲面圓周兩側應力越集中，邊緣開裂破碎的風險越大。當砂條曲面半徑Rb越小，其曲面中心應力越集中。砂條連續(xù)珩磨過程中，砂條圓周方向切入部位應力集中且磨損較大。結合以上規(guī)律，砂條曲面和零件孔壁接觸區(qū)域大于80%情況較理想，可以有效減少砂條圓周邊緣處的應力集中，防止砂條邊緣擠壓開裂和破碎的風險。新砂條歸圓修整，砂條修磨曲面應和加工零件孔壁曲面貼合，避免圓周兩側邊緣局部接觸產生應力集中，引起邊緣的開裂和破碎。同時連續(xù)珩孔磨削過程中，要周期性地調整切削方向，保證砂條圓周兩側的均勻磨損。其次連續(xù)珩磨過程中，砂條邊緣逐漸銳化，需要油石修磨使其邊緣鈍化。為此建議采取下述方式。1）采用中心桿調整墊塊，改變珩磨頭脹緊后砂條圓周半徑，從而改變砂條歸圓后的曲面半徑，保證砂條珩磨曲面和加工零件的孔壁曲面貼合區(qū)域大于80%且避免邊緣接觸過多。2）連續(xù)珩磨過程中，每1000件鈍化一次砂條邊緣，每10件換向一次珩磨圓周轉動方向。3.