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珩磨機珩磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘 要 珩磨加工是一種具有廣泛前途的切削技術(shù) 它不僅是一種能提高表 面粗糙度的加工方法 而且成為能夠快速可靠地去除一定的余量 提高 表面粗糙度和精度的一種半精加工和精加工的工藝方法 珩磨不需要特 殊的條件就能使零件獲得精確的尺寸 幾何精度 良好的表面質(zhì)量和高 的使用壽命 因而很快地推廣應(yīng)用于船舶 軸承 軍工和工程機械等制 造業(yè)中 由于近幾年對大型零件的需求不斷增加 進而對珩磨頭的結(jié)構(gòu) 設(shè)計提出了新的需求 本畢業(yè)設(shè)計正是從實際使用出發(fā) 進行珩磨機珩 磨頭的設(shè)計 本設(shè)計是對珩磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 首先通過實習(xí)認識了解珩磨機的工 作原理 清楚其結(jié)構(gòu)組成 然后重點觀察現(xiàn)有珩磨頭的結(jié)構(gòu) 對特定型 號的珩磨機掌握其運動參數(shù)的選擇原則 油石個數(shù)的選擇及分布原理 漲錐的設(shè)計技術(shù)要求以及進給機構(gòu)的運動裝置等 最后了解現(xiàn)有珩磨頭 結(jié)構(gòu)的缺點 確定對大孔加工所用珩磨頭的總體方案 其次利用設(shè)珩磨頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計原理對各個具體零件進行詳細的設(shè)計 然后對個別零件進行校核 使設(shè)計出的結(jié)構(gòu)可確保磨削可靠運行 在此 基礎(chǔ)上完成了本畢業(yè)論文的寫作 最后繪制整套的裝珩磨頭結(jié)構(gòu)的裝配 圖和零件圖 通過對本課題珩磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 使書本知識和理論與實際生產(chǎn)相 結(jié)合 加強了對機械零件 機械制造工藝學(xué)以及現(xiàn)代磨削技術(shù)等相關(guān)專 業(yè)知識的理解 使自己能運用書本知識設(shè)計出基本符合生產(chǎn)要求的零部 件 在論文中我充分地運用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識 進行了研究 鞏 固和深化 達到了預(yù)期的設(shè)計意圖 關(guān)鍵詞 珩磨頭 漲錐 進給機構(gòu) 油石 THE STRUCTURE DESIGN OF THE HEAD OF A MACHINE HONING ABSTRACT Honing processing is a kind of extensive promising cutting technology It is not only a kind of surface roughness can improve the processing method and be able to quickly remove certain allowance reliable improving the surface roughness and the precision of a half finishing and finishing process method Honing don t need special conditions can make parts get precise dimensions geometric accuracy and good surface quality and high service life so quickly applied on ships bearing military and engineering machinery and other manufacturing industries Because of the large parts in recent years and the increasing demand for honing the structure design head puts forward new requirements The graduation design is starting from the actual use honing head design machine honing This design is the structure design of head honing first through internships understanding the working principle of honing clear machine and its structure is composed Then the key observe the structure of the existing honing and master the models of the motion parameters selection for head of honing machines principle in particular the selection and oil stone number distribution principle the design technology requirements up cone and the movement to institutions into devices Finally understand the shortcomings of existing honing determine the head of structure of large hole processing the overall scheme of honing head used Secondly using the design principle of the head detailed design each structure of specific parts Then checking the individual parts of designed structure can ensure grinding reliable operation Based on this completed this graduation thesis writing Finally draw full sets of outfit honing the head structure of spare parts and assembly drawing Through this project structure design of honing head make text book knowledge and theory combining with practical production Strengthening the understanding of the mechanical parts mechanical manufacturing technology and modern grinding technology and related professional knowledge understanding Make me to use the book knowledge designed with production requirements of the basic components Make me to use the book knowledge to design the basic components with production requirements In the paper I fully using university period the knowledge I have learned then Studied strengthening and deepening to achieve the expected design intent KEY WORDS Honing head feeding institutions Rise cone oil ston 目 錄 第一章 前言 1 1 1 課題研究的目的及意義 1 1 2 國內(nèi)外研究狀況 1 1 3 課題研究基本設(shè)計思路和研究手段 2 1 4 論文結(jié)論和成果形式 4 第二章 精整加工技術(shù) 5 2 1 精整加工的范疇及特點 5 2 2 精整加工機理 6 第三章 普通珩磨 7 3 1 珩磨加工原理 7 3 2 珩磨加工的特點 10 3 3 珩磨的切削過程 11 3 4 珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式 12 第四章 珩磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 4 1 珩磨油石的選擇 17 4 2 珩磨頭基體結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 4 3 漲錐的設(shè)計 28 4 4 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 30 4 5 手動進給機構(gòu)的設(shè)計 30 第五章 珩磨用量的選擇 33 5 1 切削速度 V 與網(wǎng)文夾角 33 5 2 油石工作壓力的選擇 36 5 3 擴漲進給速度的選擇 37 5 4 工作行程的調(diào)整與計算 38 5 5 加工余量的選擇 39 5 6 珩磨前工序要求 40 5 7 珩磨液的選擇 40 第六章 珩磨頭結(jié)構(gòu)薄弱零件的校核 42 6 1 零件 3 圓柱銷扭轉(zhuǎn)強度的校核 42 6 2 零件 11 六角頭沉頭螺釘?shù)膹姸刃：?43 結(jié)束語 46 致謝 47 參考文獻 48 1 第一章 前言 1 1 課題研究的目的及意義 本課題要求設(shè)計珩磨機珩磨頭的結(jié)構(gòu) 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展 國民經(jīng)濟各部門所需的多品種 多功能 高精度 高質(zhì)量 高度自動化 的技術(shù)裝備的開發(fā)與制造 促進了先進制造技術(shù)的發(fā)展 磨削尤其是珩 磨加工技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要領(lǐng)域 是現(xiàn)代機械制造業(yè)中實現(xiàn)精密 加工 超精密加工最有效 應(yīng)用最廣泛的工藝技術(shù)之一 該課題的目的在于 一 鍛煉自己的綜合分析和解決本專業(yè)的一般 工程技術(shù)問題的獨立工作能力 以深化對知識的了解 并開闊眼見 二 樹立正確的設(shè)計思想 設(shè)計構(gòu)思和創(chuàng)新思維 掌握工程設(shè)計的 一般程序規(guī)范和方法 三 使自己熟練使用技術(shù)資料 國家標準等手冊 圖冊工具書等工 具 加強數(shù)據(jù)處理 編寫技術(shù)文件等方面的實際操作能力 四 養(yǎng)成向老師 工人 和技術(shù)人員虛心學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度 意義 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展 國民經(jīng)濟各部門所需求的多品種 多功能 高精度 高品質(zhì) 高度自動化的技術(shù)裝備的開發(fā)和制造 促進 了先進自找技術(shù)的發(fā)展 磨削加工技術(shù)是先進制造技術(shù)中大的重要領(lǐng)域 是現(xiàn)代機械制造業(yè)中實現(xiàn)精密加工 超緊密加工最有效 應(yīng)用最有效的 基本工藝技術(shù) 資料表明磨削加工約占機械加工的 30 40 在金屬 切削機床的 11 個大類中 磨床的品種規(guī)格是最為繁多的一的一類 因此此作為一名即將畢業(yè)的大學(xué)生 我認為有必要深入了解這一有 效的基本加工工藝 加深 鞏固專業(yè)知識 為以后的再深造作好準備 1 2 國內(nèi)外研究狀況 國內(nèi) 磨削加工技術(shù)是利用磨粒去除材料的加工方法 用磨料去除 2 材料的加工是人類最早使用的生產(chǎn)工藝方法 18 世紀中期出現(xiàn)第一臺 外圓磨床 用石英石 石榴石等天然磨料敲鑿成磨具 進而用天然磨料 和粘土燒結(jié)而成 隨后又研制成功平面磨床 應(yīng)用磨削技術(shù)逐漸形成 1901 年以后 相繼發(fā)明人工熔煉的氧化鋁 剛玉 碳化硅磨料 20 世紀 40 年代末期 人造金剛石問世 1957 年研 制成功立方氮化硼 超硬磨料人造金剛石砂輪與立方氮化硼砂輪的 應(yīng)用及磨削技術(shù)的發(fā)展 使磨削加工精度及效率不斷提高 磨削加工應(yīng) 用范圍不斷擴大 解放前 我國磨床工業(yè)及磨料工業(yè)幾乎一片空白 上 海亞中機械廠 今上海第三機床廠 于 1944 年制造出我國第一臺外圓 磨床 解放后 我國相續(xù)建立了現(xiàn)代化的磨床 磨料 磨具制造廠及專 業(yè)研究所 造就了一大批從事磨床設(shè)計制造 磨床磨具研究 制造專業(yè) 的?？茖W(xué)技術(shù)隊伍 1995 年以前 試制并生產(chǎn)了黑 綠色碳化硅和白 棕色的剛玉 陸續(xù)開發(fā)了各種磨具 1963 年成功合成出我國第一顆人 造金剛玉 1966 年投入批量生產(chǎn) 接著 1967 年研制成功立方氮化硼 1974 年投入批量生產(chǎn) 我國對高速磨削的研究已有多年歷史 在 70 年 代末期便進行了 80mm s 120 mm s 的磨削工藝實驗 前幾年 也計劃 開展 250mm s 的磨削研究 國外 當今高速高效磨削 超高速磨削在歐洲 美國和日本等一些 工業(yè)發(fā)達國家發(fā)展很快 比如德國的 Aachen 大學(xué) 美國的 Connecticut 大學(xué)等 有的在實驗室完成了速度為 250 mm s 350 mm s 400 mm s 的實驗 據(jù)報道 德國 Aachen 大學(xué)正在進行目標為 500mm s 的磨削試 驗研究 在磨削方面 日本已有 200mm s 的磨床在工業(yè)中應(yīng)用 1 3 課題研究基本設(shè)計思路和研究手段 1 基本設(shè)計思路 根據(jù)設(shè)計題目的要求 查閱相關(guān)資料 抓住一個月的實習(xí)機會 了 3 解觀察現(xiàn)有珩磨機珩磨頭的結(jié)構(gòu) 了解其不足之處并與自己的設(shè)計要求 相結(jié)合 培養(yǎng)感性認識 并整理實習(xí)筆記 為后期設(shè)計奠定基礎(chǔ) 充分 利用學(xué)?，F(xiàn)有資源 在工程訓(xùn)練中心觀察現(xiàn)有超聲珩磨機珩磨頭的結(jié)構(gòu) 并向老師請教其工作原理及相關(guān)零部件的性能 工作要求等 實習(xí)后整理資料 擬定設(shè)計步驟 第一步 弄清楚設(shè)計要求 第二 部 由珩磨加工特點及原理 珩磨油石 珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式等基本 資料弄清楚之后 再從油石的選擇珩磨基體設(shè)計 漲錐設(shè)計 導(dǎo)向 裝置設(shè)計 油石的選擇 油石座的設(shè)計 進給機構(gòu)的設(shè)計開始設(shè) 計 第三步 選擇珩磨用量 切削用量 網(wǎng)紋交叉角 油石工作壓 力 擴漲進給速度 加工余量及越程量等 第四步 對設(shè)計結(jié)構(gòu)的 薄弱零件進行校核 2 擬采用的途徑 研究手段 1 查閱圖書相關(guān)資料 2 根據(jù)相關(guān)主題通過搜索引擎取得相關(guān)資料 3 通過工業(yè)期刊閱覽室參閱相關(guān)期刊 4 向老師請教一些難點 疑點 5 在設(shè)計過程中與同學(xué)們討論遇到的問題 6 分時段分任務(wù)完成 第 1 周 第 4 周 查閱資料 整理有關(guān)珩磨機珩磨頭的結(jié)構(gòu)的所有 資料 包括珩磨的發(fā)展 應(yīng)用及現(xiàn)狀 珩磨機珩磨頭的具體結(jié)構(gòu)等 并 撰寫實習(xí)報告和開題報告 第 5 周 第 6 周 查找各種有關(guān)珩磨機珩磨頭的結(jié)構(gòu)的外文文獻 選取最接近的文獻進行翻譯 同時加深對珩磨機珩磨頭的結(jié)構(gòu)的理解 第 7 周 第 10 周 接受計資料和手冊中期檢查 查找相關(guān)設(shè) 根據(jù) 給定的設(shè)計參數(shù) 按照有關(guān)的設(shè)計要求和順序進行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計 算及其他有關(guān)參數(shù)的選配 繪制部分零件圖及總成草圖 4 第 11 周 第 13 周 對設(shè)計草圖進行修改 進行相關(guān)校核 完成設(shè) 計圖紙及說明書初稿 第 14 周 第 15 周 檢查上交說明書和圖紙 1 4 論文結(jié)論和成果形式 1 打印文檔 設(shè)計說明書一份 2 給定文獻的外文翻譯 3 設(shè)計圖紙 裝配圖兩張 零件圖圖紙兩張 4 電子文檔 1 總裝圖和零件圖 2 設(shè)計說明書和指定外文翻譯的電子文檔 5 第二章 精整加工技術(shù) 2 1 精整加工的范疇和特點 1 精整加工的范疇 精整加工是指精加工后從工件上去除極薄的材料層 以提高工件加 工精度和降低表面粗超度的加工方法 精整加工主要包括 超精加工 珩磨加工 超聲波珩磨加工等 2 精整加工的特點 精整加工可以獲得比一般機械加工更高的加工精度 其特點是使用 高品質(zhì)微粒磨料制成的固結(jié)磨具油石 微粒保證高的加工精度 要求磨 料粒度 模具硬度和組織保持良好的一致性 要求模具尺寸形狀保持較 高的準確性 為了實現(xiàn)各切削刃軍作微小的切削和高效的切削 要求磨 具和工件有較大的接觸面積 因此精整加工要求有良好的降溫 冷卻和 排屑條件 一般精整加工因固結(jié)磨粒磨具的接觸面積大 為了防止其發(fā)熱和變 形 切屑堵塞磨具 固切削速度遠低于磨削速度 為了不降低加工表面 質(zhì)量和加工效率 一般速度可選小于 100m min 最高不大于 300 m min 精整加工具有特殊的加工形式 為了獲得良好的加工效果 模具與 工件的相對運動比較復(fù)雜 諸如交叉切削運動 如珩磨加工 和相對振 動切削運動 超精加工 精整加工所需的磨具不需修整 而是通過壓力進給切削可通過各種 加壓方式進行控制 使其從粗加工到精加工得到自動周期性修銳 超精加工 珩磨所用油石微刃切削力均勻 可以獲得低粗糙的加工 表面 現(xiàn)超聲波振動磨削及珩磨可以加工凹部及工件內(nèi)表面異形孔 多 6 角形等表面 2 2 精整加工機理 精整加工是一種選擇壓力作用點的加工方法 當工具與工件在一定 寬度上接觸 施加壓力后 自動的選擇局部突出的地方加工 故僅切除 承受壓力處的材料 這加工方法使工具與工件分布隨著對方引導(dǎo)而同時 逐步提高精度 即使工件多少存在誤差 由于加工過程中工具上的誤差 點也被切除 提高了加工精度 故與一般強制加工方法不同 可獲得較 高的加工精度 由于切削層小 其加工時間需較長的加工時間 就精整加工精度而言 用細粒度的磨條以一定的壓力壓在旋轉(zhuǎn)的工 件上 并在軸向作往復(fù)振蕩進行微量切削的光整加工方法 超精加工一 般安排在精磨工序之后進行 其加工余量很小 一般為 5 8 微米 常 用于加工各種內(nèi)外圓柱面 圓錐面 平面 球面等 如曲軸 軋輥 滾 動軸承套圈和各種精密零件等 工件經(jīng)超精加工后 表面粗糙度可達 R0 08 0 01 微米 表面加工紋路由波紋曲線相互交叉形成 從而易于 形成油膜 提高潤滑效果 因此耐磨性較好 由于切削區(qū)溫度較低 表 面層有輕度塑性變形 所以表面帶有低殘余壓應(yīng)力 超精加工常用的磨 條粒度一般為 W0 5 W28 常用的切削液為 80 左右的煤油加 20 左 右的機油 并經(jīng)嚴格過濾 磨條壓力一般為 0 05 0 3 兆帕 磨條振幅 一般為 1 6 毫米 工件圓周速度一般不超過 700 米 分 若需要提高 零件的形狀精度及去掉磨削變質(zhì)層 必須去掉余量 0 03 毫米左右 此 時采取將超精加工分為粗精兩階段 粗加工時用較粗粒度的磨條 較大 轉(zhuǎn)速和磨條壓力 精加工時取較小的值 7 第三章 普通珩磨 珩磨是指用鑲嵌在珩磨頭上的油石 又稱珩磨條 對精加工表面進 行的精整加工 又稱鏜磨 主要加工直徑 5 500 毫米甚至更大的各種 圓柱孔 孔深與孔徑之比可達 10 或更大 在一定條件下 也可加工平 面 外圓面 球面 齒面等 珩磨頭外周鑲有 2 10 根長度約為孔長 1 3 3 4 的油石 在珩孔時既旋轉(zhuǎn)運動又往返運動 同時通過珩磨 頭中的彈簧或液壓控制而均勻外漲 所以與孔表面的接觸面積較大 加 工效率較高 珩磨后 孔的尺寸精度為 IT7 4 級 表面 粗糙 度可達 Ra0 32 0 04 微米 珩磨余量的大小 取決于孔徑和工件材料 一般 鑄鐵件為 0 02 0 15 毫米 鋼件為 0 01 0 05 毫米 珩磨頭的轉(zhuǎn) 速一般為 100 200 轉(zhuǎn) 分 往返運動的速度一般為 15 20 米 分 為 沖去切屑和磨粒 改善表面粗糙度和降低切削區(qū)溫度 操作時常需用大 量切削液 如煤油或內(nèi)加少量錠子油 有時也用極壓乳化液 珩磨加工是有一種珩磨頭 具有一帶一通道并沿其長度方向延伸的 細長體 它至少包括一側(cè)面開口部分 一可作徑向運動的磨具組件位于 側(cè)面開口的通道部分 它具有一有磨粒制成的徑向外表面和一具有相對 于珩磨體軸線成銳角取向的各隔開表面的徑向內(nèi)側(cè)部分 在磨具組件和 珩磨體上的相互可嚙合表面阻止之間產(chǎn)生相對軸向運動但不阻止之間的 相對徑向運動 操作器元件位于通道中可以在其中作軸向運動 該操作 元件具有相對珩磨體軸線成銳角取向的表面部分 其位置可與磨組件上 的內(nèi)表面中的相應(yīng)表面產(chǎn)生面與面間的滑配合 從而操作器元件相對磨 具組件在一個方向的軸向運動將產(chǎn)生該磨具組件徑向向外的運動 3 1 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 8 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 同時使珩磨頭旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動 零件不動 或 珩磨頭只作旋轉(zhuǎn)運動 工件往復(fù)運動 從而實現(xiàn)珩磨 圖一珩磨運動及 其切削軌跡 2 在大多數(shù)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(dǎo)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 珩磨時由于珩磨頭旋轉(zhuǎn)并往復(fù)運動或珩磨頭旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)運動 使 加工面形成交叉螺旋線切削軌跡 而且在每一往復(fù)行程時間內(nèi)珩磨頭的 轉(zhuǎn)數(shù)不是整數(shù) 因而兩次行程間 珩磨頭相對工件在周向錯開一定角度 這樣的運動使衡磨頭上的每一個磨粒在孔壁上的運動軌跡不會重復(fù) 此 外 珩磨頭每轉(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 使前后磨削軌跡的銜接更平滑均勻 這樣 在整個珩磨過程中 孔 壁和油石面的每一點相互干涉的機會差不多相等 因此 隨著珩磨的進 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去并產(chǎn)生新 的更多的干涉點 又不斷磨去 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提 高 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 珩磨中經(jīng)常使零件掉頭 或改變珩磨頭與工件軸向的相互位置 需要說明的是 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?？椎木?9 圖 3 1 3 2 珩磨加工的特點 10 1 加工精度高 特別是一些中小型的光通孔 其圓柱度可達 0 001mm 以內(nèi) 一些壁厚不均勻的零件 如連桿 其圓度能達 0 002mm 對于大孔 孔徑在 200mm 以內(nèi) 圓度也可達 0 005mm 如果沒有環(huán)槽或 徑向孔等 直線度在 0 01mm 以內(nèi)也是有可能的 珩磨比磨削加工精度 高 磨削時支撐砂輪的軸承位于被珩孔之外 會產(chǎn)生偏差 特別是小孔 加工 磨削比珩磨精度更差 珩磨一般只能提高被加工件的形狀精度 要想提高零件的位置精度 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 2 表面質(zhì)量好 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 從而提高了產(chǎn)品的使用壽命 珩磨速度低 是磨削速度的幾十分之一 且油石與孔是面接觸 因此 每一個磨粒的平均磨削壓力小 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 珩磨加工面幾乎無嵌砂和擠壓硬質(zhì)層 磨削比珩磨切削壓力大 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(dǎo)致零件表面結(jié)構(gòu)的永久性破壞 3 加工范圍廣 主要加工各種圓柱形孔 光通孔 軸向和徑向有間 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 用專用珩磨頭 還可加工圓錐孔 橢圓孔等 但由于珩磨頭結(jié)構(gòu) 復(fù)雜 一般不用 用外圓珩磨工具可以珩磨圓柱體 但其去除的余量遠 11 遠小于內(nèi)圓珩磨的余量 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(yīng)用 同時也提高了珩磨加工的效率 3 3 珩磨的切削過程 1 定壓進給珩磨 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(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(jié)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(xù)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(xù)珩磨 油石堵 塞嚴重而產(chǎn)生粘結(jié)性堵塞時 油石完全失去切削能力并嚴重發(fā)熱 孔的 精度和表面粗糙度均會受到影響 此時應(yīng)盡快結(jié)束珩磨 2 定量進給珩磨 定量進給珩磨時 進給機構(gòu)以恒定的速度擴張進 給 使磨粒強制性地切入工件 因此珩磨過程只存在脫落切削和破碎切 12 削 不可能產(chǎn)生堵塞切削現(xiàn)象 因為當油石產(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(zhuǎn)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 3 4 珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式 珩磨頭的結(jié)構(gòu)對加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有很大的影響 對珩磨頭的要 求是 油石能在徑向均勻的漲縮 對加工表面的壓力能調(diào)整并保持在一 定的調(diào)整范圍 油石座具有一定的剛度 當被加工孔的形狀誤差 如圓 度圓柱度誤差 使油石的壓力增加時 油石在半徑方向上不至于發(fā)生位 移和歪斜 珩磨到最后尺寸時 油石能迅速縮回 以便珩磨頭從孔內(nèi)退 出 1 通用珩磨頭 通珩磨頭通常用來加工中等孔徑 由磨頭體 油石 油石座 導(dǎo)向 條 彈簧 錐體漲芯組成 當漲芯錐體移動時 油石便可漲開或收縮 珩磨頭為棱圓柱體 珩磨油石條數(shù)一般為奇數(shù) 油石座直接與進給漲錐 接觸 中間不用定銷與過渡板 結(jié)構(gòu)簡單 進給系統(tǒng)剛性好 磨頭的外徑尺寸應(yīng)以被加工孔徑為準 當油石處于收縮狀態(tài)時 磨 頭外徑比被加工孔徑小 以便磨頭進入或退出工件孔 當油石處于最大 漲開位置時 磨頭的外徑至少應(yīng)等于被加工孔的最終要求尺寸加上油石 的極限磨耗量 有時在磨頭體圓周上嵌有導(dǎo)向條 它與油石相間排列 當磨頭進入 13 工件孔時起定心作用 此外 它還能防止油石因磨耗不均而導(dǎo)致磨頭偏 心 導(dǎo)向條在圓周上的外徑應(yīng)比被加工孔的尺寸小 0 1 0 5mm 但比油 石收縮時的外徑大 并與油石圓周同軸 2 小孔珩磨頭 珩磨直徑為 2 30mm 的小孔時 磨頭與油石座成為一體 使?jié)q芯與磨頭 體在整個長度上為接觸面 以增強剛度 1 油石珩磨頭適用于加工直線度要求較高 孔徑為 2 30mm 的珩磨 頭由兩根導(dǎo)向條與一根切削油石組成 兩根導(dǎo)向條非對稱分布 寬度大 的導(dǎo)向條用來承受油石產(chǎn)生的徑向力和切向力的合力 合力通過它的支 撐面中間 防止珩磨頭變形 窄導(dǎo)向條起輔助支撐的作用 使珩磨頭 與孔的接觸狀態(tài)穩(wěn)定 以提高加工精度 導(dǎo)向條的材料用硬質(zhì)合金或人 造金剛石 根據(jù)孔徑大小 導(dǎo) 圖 3 2 14 向條可以做成鑲嵌式或用電鍍法將金剛石微粉鍍在磨頭體上 也可 鍍上粗粒度的金剛石 然后用立方氮化硼砂輪或油石將其磨鈍 使其失 去切削能力 2 開軸瓦式珩磨頭 由兩個半圓性軸瓦構(gòu)成 適用于加工直線度要求較高 有間斷表面 的孔 珩磨頭的徑向擴漲進給是通過楔形漲芯作用于兩個半圓軸瓦的斜 面上 縮回是靠軸向兩端的兩個 o 形彈簧圈的彈力 它可用普通磨料油 石粘接于磨頭表面 也可以用幾根金剛石油石用低熔點的焊條焊接于磨 頭表面 油石長度為一般珩磨頭所選用油石長度的兩倍 此磨頭用于在 磨床上修磨它的切削表面 加工精度穩(wěn)定 切削效率比單油石珩磨孔高 10 左右 使用壽命長 3 可調(diào)整的整體珩磨頭 在大量生產(chǎn)中用著這種準珩磨頭來加工高精度的孔 孔的形狀誤差 可達 0 5 微米以下 尺寸誤差可控制在 2 3 微米內(nèi) 表面粗超度 Ra 達 0 2 微米 磨頭體為一整體套筒 兩邊對稱開倆不兩條軸向槽 在其表面上鍍 上 0 3 0 5mm 厚度的金剛石磨粒 磨頭內(nèi)孔為 1 50 錐孔 利用錐孔中 的錐形漲芯使整個磨頭體長生彈性變形而調(diào)整到預(yù)定的尺寸 早加工過 程中沒有漲縮運動 因此可以看作是一種成型工具 使用這種珩磨頭的機床 一般多為立式多軸多工位珩磨機 珩磨頭 與主軸間是剛性聯(lián)接 工件夾具設(shè)計成浮動形式 珩磨頭的運動與一般珩磨頭運動不同 磨頭一方面作旋轉(zhuǎn)運動 一 方面徑向快速接近工件 軸向工作進給 進給速度為 1 1 5m min 快 速退回 一個工作循環(huán)即可完成 3 大孔珩磨頭 15 主要用于大孔徑的珩磨加工 圖 3 2 為大孔條式珩磨頭 凸環(huán) 圖 3 3 大孔條式珩磨頭 的外徑接近珩磨孔徑 以支撐油石座和承受珩磨切削力 具有較好的剛 性 4 特殊珩磨頭 1 盲孔珩磨頭 如圖 3 3 盲孔式珩磨頭是珩磨加工工藝中必須使用的一種工具 與珩磨油石配合 使用 能大大提高零件的加工精度和生產(chǎn)效率 具有精度高 可測量等 特點 可完成一般珩磨工藝和平臺網(wǎng)紋珩磨技術(shù)等工作 產(chǎn)品規(guī)格有 8 到 400 不等 也可根據(jù)用戶要求制作各種非標準規(guī)格 超硬材料珩磨油石是機械制造業(yè)中裝在特種磨床 珩磨機上加工 各種發(fā)動機缸體孔 缸套 含薄壁缸套 連桿孔以及其它高精密孔等 工件的一種先進工具 它是采用超硬材料 人造金剛石或立方氮化硼 和金屬結(jié)合劑 混合 壓制 燒結(jié)而成 具有磨消效率高 磨耗小 使 用方便 經(jīng)濟效益好等特點 可以滿足高精度珩磨工藝和平臺網(wǎng)紋珩磨 技術(shù)的要求 已在汽車 拖拉機 冰箱壓縮機 縫紉機 氣動液壓件 等行業(yè)廣泛使用 2 錐孔珩磨頭 如圖 3 4 16 錐形軸 5 與磨頭體 4 通過鍵 2 帶動而一起旋轉(zhuǎn) 同時磨頭體又帶動 油石座與油石作旋轉(zhuǎn)往復(fù)運動 錐形心軸不作往復(fù)運動 因油石座與 油石是沿錐形心軸的錐面上移動的 并且要求錐形心軸在軸向無竄動 因此 工件孔的錐度精度取決于錐形心軸的錐度 圖 3 4 盲孔珩磨頭 1 油石 2 導(dǎo)向條 3 擴漲錐心 4 磨頭體 5 彈簧 圖 3 5 錐孔珩磨頭 1 彈簧 2 鍵 3 油石和油石座 4 磨頭體 5 錐形芯 17 第四章 珩磨頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計 4 1 珩磨油石的選擇 珩磨油石需根據(jù)工件的材質(zhì) 硬度 珩磨孔徑的尺寸 珩磨精度和 表面粗超度 油石的工作壓力及切削效率等選用 珩磨油石必須保證粒 度 硬度均勻 不允許混入粗磨料和雜質(zhì) 并且要求具有一定的彈性和 抗壓性能 珩磨油石的性能及選用也根據(jù)磨料 硬度 粒度 結(jié)合劑 組織及 濃度等因素考慮 1 磨料的選用 磨料是銳利 堅硬的材料 用以磨削較軟的材料表面 磨料有天然 磨料和人造磨料兩大類 按硬度分類有超硬磨料和普通靡磨料兩大類 磨料的范圍很廣 從較軟的家用去垢劑 寶石磨料到最硬的材料金剛石 磨料是制造每一種精密產(chǎn)品所必不可少的材料 許多天然磨料 已被人 造磨料所代替 表 4 1 常用的天然磨料 18 除金剛石外 天然磨料的性能都不太穩(wěn)定 不過仍有其使用價值 金剛石是硬度最高的磨料 產(chǎn)地以南非為主 占世界總產(chǎn)量的 95 其馀為巴西 澳大利亞 圭亞那和委內(nèi)瑞拉等地 工業(yè)用金剛石從灰白 色到黑色不等 經(jīng)碾碎後可制砂輪 砂帶 拋光輪和研磨粉等 磨料的重要性能之一是它的硬度 它必須比待加工材料更硬 常用摩氏 硬度計測定各種磨料的硬度 磨料的另一重要性能是韌性或體積強度 可改變原料的混合量 純度 粒度和晶體結(jié)構(gòu)等來控制這一性能 以適 合于各種應(yīng)用 表 4 2 常用的人造磨料 表 4 3 磨 料 工 件 材 質(zhì) 剛 玉 系 列 棕剛玉 A 白剛玉 WA 單晶剛玉 SA 微晶剛 玉 MA 碳素鋼 合金鋼 高速鋼 不 銹鋼 滲碳鋼 淬火鋼 鍍鉻 鋼 鍍鎳鋼 碳氮共滲鋼 19 碳 化 硅 系 列 綠碳化硅 GC 黑碳化硅 C 灰鑄鐵 硼鑄鐵 高磷鑄鐵 球墨鑄鐵 鋁合金 黃銅 青 銅 硬質(zhì)合金 陶瓷材料及其 它非金屬材料 因此要求所選磨料應(yīng)具有以下基本性質(zhì) 較高的硬度 一般應(yīng)高 于被加工材料 適當?shù)膹姸?在磨粒切刃還鋒利時能承受切削力而不 碎裂 當切刃磨鈍到一定程度時能局部碎裂而露出新的鋒利刃口 高 溫穩(wěn)定性 在磨削溫度下能保持其固有的硬度和強度 化學(xué)惰性 與 被加工材料不易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng) 查 金屬切削手冊 第二冊 P12 137 頁 表 12 88 知應(yīng)選用人造金 剛石 2 粒度的選用 顆粒的大小 通常球體顆粒的粒度用直徑表示 立方體顆粒的粒度 用邊長表示 對不規(guī)則的礦物顆粒 可將與礦物顆粒有相同行為的某一 球體直徑作為該顆粒的等效直徑 實驗室常用的測定物料粒度組成的方 法有篩析法 水析法和顯微鏡法 篩析法 用于測定 250 0 038mm 的物料粒度 實驗室標準套篩的測定范圍為 6 0 038mm 水析法 以 顆粒在水中的沉降速度確定顆粒的粒度 用于測定小于 0 074mm 物料的 粒度 顯微鏡法 能逐個測定顆粒的投影面積 以確定顆粒的粒度 光學(xué)顯微鏡的測定范圍為 150 0 4 m 電子顯微鏡的測定下限粒度可 達 0 001 m 或更小 磨料粒度對加工表面質(zhì)量和加工效率影響很大 選擇時應(yīng)先考慮在 滿足加工表面質(zhì)量的要求 如表面粗糙度 網(wǎng)紋等 前提下 盡量選取粗 的粒度 以提高珩磨加工效率 對于珩磨加工 一般珩選用 100 180 半精珩 或粗精合一 選用 180 280 精珩 或拋光 選 20 用 w40 以下 查 機械工程手冊 第二冊 P2 168 頁 表 2 7 3 粒度號及對應(yīng)工 稱尺寸和適用范圍 GB2477 83 及 金屬切削手冊 第二冊 P12 137 表 12 83 油石粒度選擇原則 綜合得出選用 表 4 4 粒度號 公稱尺寸 表面光潔度 適用范圍 W20 20 14 11 以上 精磨 螺 紋磨 珩磨 超精加工 超 精密磨削 高 精密磨削 精 密磨削 制造 研磨膏 研磨 劑等 3 硬度的選用 油石的硬度是指表層磨粒受外力作用下從磨具表面脫落的難易程度 它與金屬材料的硬度概念有本質(zhì)的區(qū)別 油石的硬度是磨粒和結(jié)合劑橋 受外力的綜合反應(yīng) 在磨削過程中 磨粒逐漸磨損變鈍 磨削力增加 使結(jié)合劑橋形變 裂紋以至斷裂 被磨鈍的磨粒自動脫落 露出新的鋒 利的磨粒 這也叫做油石的自銳 油石自銳和鈍化 是通過一定硬度級 的油石與特定的工件材料在即定的工藝條件下進行磨削時所表現(xiàn)出來的 磨削現(xiàn)象 當珩磨硬度較高的材料時 油石磨粒容易磨鈍 需要被磨鈍的磨粒 較快地自動脫落 以油石自銳 所以應(yīng)采用較軟硬度油石 反之 珩磨 硬度較低的材料時 磨粒不易磨鈍 把持磨粒的結(jié)合劑不易過早的破裂 21 所以就要采用較硬的油石 使磨粒一直堅持到磨鈍為止 如果油石硬度 選擇過硬 在磨削過程中會出現(xiàn)堵塞和粘屑現(xiàn)象 如果油石選擇的過軟 則磨粒未能發(fā)生磨削作用時 結(jié)合劑橋就斷裂或破碎 造成油石使用壽 命降低 油石硬度選擇應(yīng)根據(jù)被加工零件的硬度 珩磨效率和珩磨余量等條 件合理選用 同時應(yīng)考慮油石的自銳性和使用壽命 一般加工材料硬度 高 珩磨余量大或大孔徑珩磨時應(yīng)選用較軟的油石 而材料硬度低 表 面粗糙度值低時 應(yīng)選用較硬的油石 精油石中夾雜有粗顆粒磨料或夾 有鐵雜質(zhì)而經(jīng)高溫?zé)沙霈F(xiàn)低熔點鐵斑時 實質(zhì)已產(chǎn)生了高硬度點 這 是一種特殊的硬度不均勻的表現(xiàn) 用它來加工時 工件易產(chǎn)生劃痕 降 低表面光潔度 超精油石要求結(jié)構(gòu)比較松 以減少加工中發(fā)熱和粘鐵屑 而松組織必須帶來低硬度和低強度硬度過高 加工時油石易發(fā)生斷裂組 織過松 不但強度降低 且加工效率和耐用度也會降低再則硬度越低 硬 度的均勻性也越差 顯然與超精油石要求有較高的硬度均勻性相矛盾 雖 然國家從二十世紀六十年代以來投資數(shù)千萬元來攻克超精油石的質(zhì)量和 硬度均勻性等關(guān)鍵技術(shù) 使具有適應(yīng)性強 超精性能穩(wěn)定 耐磨率高 自銳性好 加工后工件波紋度穩(wěn)定 粗糙度極低等優(yōu)良特性 但至今仍 未見到任何成功報導(dǎo) 對于超精油石的硬度均勻性 絕大多數(shù)人認為 同 一塊油石理想的洛氏硬度最大值與最小值之差為 3 5 度 這個要求 確實是很高的 據(jù)了解 日本廠商生產(chǎn)的超精油石洛氏硬度之差最好的則 在 5 7 度 一般說 硬度均勻性控制在 10 度左右是可能的 3 5 度 不易達到差值過大對加工質(zhì)量有顯著影響 表 4 5 工件材質(zhì) 粗珩磨油石硬 度 精珩磨油石硬 度 結(jié)合劑類型 22 K M D J 樹脂淬硬合金鋼 F H D G 陶瓷 N Y D L 樹脂未淬硬合金鋼 H M D H 陶瓷 鑄鐵類 M R J N 陶瓷 在保證自銳條件下 要求有較高的耐用度 硬度應(yīng)準確 均一 在 一組油石內(nèi)各點硬度偏差要求在一小級內(nèi) 精密珩磨用油石則要求小于 半小級 如果硬度過頭 則使用壽命低 表面粗糙度高 一般硬度選用 J N 為宜 珩磨軟材料應(yīng)選用高硬度油石 珩磨韌性大的材料宜選用軟 一些 珩磨孔有槽 橫向孔 空刀時 為保證孔的正確幾何形狀 油石 可選硬一些 珩磨油石硬度選擇表 查 機械工程手冊 第二冊 表 2 8 3 珩磨油石硬度選擇 選取硬 度為 ZY2 4 結(jié)合劑 結(jié)合劑主要依據(jù)其自身的性能而定 超硬磨料磨具結(jié)合劑主要有 樹脂結(jié)合劑 陶瓷結(jié)合劑及金屬結(jié)合劑 樹脂結(jié)合劑 B 結(jié)合劑本身 彈性好 有拋光作用 高溫下結(jié)合劑易燒毀 樹脂磨具自銳性能良好 不易堵塞 一次修整后很少再修整 磨削效率高 磨削粗糙度低 磨削 溫度低 由于樹脂結(jié)合劑磨具的優(yōu)越性能 其在超硬磨料磨具中使用廣 泛 樹脂金剛石磨具用于硬質(zhì)合金刀具及鋼結(jié)硬質(zhì)合金工件及部分非金 屬材料的半精磨 精磨 樹脂立方氮化硼磨具主要用于高釩高速鋼刀具 的刃磨 工具鋼 模具鋼 不銹鋼 耐熱合金剛工件的半精磨 精磨等 陶瓷結(jié)合劑 V 陶瓷結(jié)合劑強度較高 耐熱性能好 切削鋒利 磨削 效率高 磨削過程中不易發(fā)熱和堵塞 熱膨脹量小 易控制加工精度 23 且容易修整 陶瓷結(jié)合劑磨具一般用于粗磨 半精磨 接觸面積較大的 成型磨削 超硬磨料燒結(jié)體的磨削等 金屬結(jié)合劑 M 金屬結(jié)合劑分 青銅結(jié)合劑和電鍍結(jié)合劑兩種 青銅結(jié)合劑剛性好 強度高 耐磨性好 使用壽命長 形狀保持性好 能承受較大的負荷 但其自銳性差 容易 堵塞發(fā)熱 修整困難 青銅結(jié)合劑金剛石磨具主要用于玻璃 陶瓷 石 材 混凝土 半導(dǎo)體材料和超硬材料等金屬材料的粗 精磨和切割 少 量用于硬質(zhì)合金的粗磨和成形磨削及各種材料的珩磨 CBN 磨具可用于 金屬材料的成型磨削和各種合金剛的珩磨 珩磨油石的結(jié)合劑主要有四種 陶瓷 A 樹脂 S 青銅 QT 電鍍金屬 D 陶瓷結(jié)合劑性能穩(wěn)定 不受溫度的影響 但脆性大 普通磨料均可 采用這種結(jié)合劑 青銅的結(jié)合強度較高 可承受大負荷 壽命長 但只適合磨脆性材 料 一般用于人造金剛石磨料的結(jié)合劑 電鍍金屬接合劑與青銅結(jié)合性能相似 因此選擇青銅作為結(jié)合劑 5 組織和密度的選擇 珩磨油石的組織不作特殊要求 按砂輪廠規(guī)定制造 金剛石和立方 氮化硼磨料作的油石 要規(guī)定其濃度 常用 150 100 75 50 四 種濃度 高濃度的油石形狀保持性好 6 珩磨油石的數(shù)量和寬度 1 油石數(shù)量的選擇 珩磨頭上油石的數(shù)量 應(yīng)根據(jù)工件的孔徑 孔的結(jié)構(gòu)形式和油石在 孔的珩磨過程中能否正常工作來確定 在保證珩磨頭剛性的情況下 油 石數(shù)量增多 可以避免工件形狀對加工精度的影響 還能提高珩磨效率 24 但也要考慮切削液能否充分注入和切屑是否易于排除 當工件孔中有鍵 槽或有徑向孔時 這時的油石寬度必須大于鍵槽寬度和徑向孔的直徑 在此時珩磨頭的油石數(shù)量就應(yīng)相應(yīng)減少 2 珩磨油石的規(guī)格的選擇 珩磨油石的規(guī)格主要是指油石的形狀和尺寸 長 x 寬 x 高 一般情 況為了使油石安裝穩(wěn)定選用截斷面為長方形的油石 當珩磨大直徑孔時 可選用截面為正方形的油石 以便延長油石使用壽命 油石長度的選擇 油石長度 z 的選擇與工件孔的長度 L 有關(guān) 油石過短會降低珩磨效率 油石過長則影響孔的圓柱度 油石長度選擇可參考公式 Z 1 3 3 4 L 在不影響珩磨頭剛性的條件下 盡可能采用多根油石 并適當減少 油石寬度 如果能保持油石寬度占孔周長的 0 15 0 28 可獲得較高的 珩磨效率 并能減少孔的變形 當工件孔有幾處薄壁時 應(yīng)避免各條油 石同時處于各局部薄壁位置 當工件有單 雙槽或橫向孔時 油石的根 數(shù)最好采用 5 根以上的奇數(shù) 或油石的寬度遠大于槽寬 為槽寬或徑向 孔徑的兩倍以上 金剛石和立方氮化硼油石的寬度為普通油石寬度的 1 3 1 2 查 機械工程手冊 第二冊 表 2 8 6 珩磨油石的數(shù)量和寬度的 選擇如下表 3 6 表 4 6 珩磨頭直徑 油石數(shù)量 油石寬度 20 1 4 1 6 25 20 50 2 6 3 10 50 150 3 8 5 15 150 250 5 10 9 20 250 8 12 綜合考慮各種因素最終選擇 油石數(shù)量為 9 油石寬度為 15mm 油 石長度為 275mm 4 2 珩磨頭基體結(jié)構(gòu)設(shè)計 它是珩磨頭的主體或基礎(chǔ)件 應(yīng)具有足夠的強度和珩磨油石的利用 率 并要求澆珩磨液容易進入工件 1 基體的外徑尺寸 應(yīng)根據(jù)被加工工件孔徑的大小來確定 被加工孔徑小于 25mm 時 基體外徑應(yīng)比被加工孔的基體尺寸小 0 2 0 8mm 被加工孔徑小于 25mm 時 有導(dǎo)向條的珩磨頭外徑可略小一些 若珩磨頭基體外形做成棱圓柱 形 其基體直徑可略大一些 所以珩磨頭基體的外徑尺寸選取 350mm 2 珩磨頭基體工作部分長度 取決于加工孔的長度 深孔珩磨油石長度一般大于 150mm 宜采用 二 三節(jié)漲錐 綜合考慮后選取珩磨頭基體工作部分長度為 338mm 3 油石槽數(shù) n 槽數(shù)太多會降低基體強度 槽數(shù)太少 會降低生產(chǎn)效率 且孔的尺 寸精度將受到一定影響 一般按表 3 7 選擇 摘至 現(xiàn)代磨削技術(shù) 26 表 4 7 基體油石槽數(shù)的選擇 被加工 孔徑 mm 8 8 16 16 25 25 75 75 200 200 500 基體上 槽數(shù) n 2 2 3 3 4 4 6 6 12 12 36 結(jié)合第二章所需油石條數(shù)知油石槽數(shù)為 9 4 油石槽的長度 L 和寬度 B 基體上油石的長度和寬度主要取決于油石長度和寬度 油石長度 L 不宜太長太短 它受工件精度和珩磨效率的限制 油石寬度一般取決被 加工孔的大小 以及孔表面性質(zhì)的影響 5 小直徑珩磨頭基體的油水槽圓弧半徑 R 為了便于油石安裝 基 體的加工以及珩磨頭基體的強度 在油石槽兩頭設(shè)計兩個圓弧 其圓弧 半徑應(yīng)等于槽寬 B 的一半 即 R B 2 6 基體上的冷卻槽 為了便于小直徑珩磨頭珩磨液的流通和油石的充分冷卻 在基體上 銑有軸向弧形槽 也可在珩磨桿上安裝油石的那一段加工出開角為 40 50 的方牙螺紋槽 由以上的綜合設(shè)計出珩磨頭基體的結(jié)構(gòu)如下 27 圖 4 1 由于加工材料是陶瓷 且珩磨基體已經(jīng)確定 上有制成板 即可 做油水槽 又可做冷卻槽 故油水槽和冷卻槽都無需再開 28 4 3 漲錐 微調(diào)錐芯 設(shè)計 漲錐是用于支撐珩磨油石座或珩磨油石的 通過它的軸向移動來擴 漲或收縮油石 因此 漲錐必須具有足夠的剛度 珩磨油石收縮至極限 時 油石外徑應(yīng)小于被加工孔珩磨前的孔徑 以便于進入和退出 珩磨 油石極限擴漲量應(yīng)大于油石有效磨料厚度 即油石座漲開后的外徑加上 油石使用后的報廢尺寸 普通油石 1 2mm 金剛石油石小于 0 1mm 應(yīng) 等于或略大于珩磨孔徑 大孔珩磨頭的擴漲或收縮是通過錐芯相對于珩磨油石座下部的錐面 或錐體作軸向調(diào)節(jié)完成的 小孔珩磨頭上的油石或油石座的擴漲或收縮 是依靠錐芯相對于珩磨油石基體的斜面作軸向運動來進行調(diào)節(jié)完成的 錐芯上的支撐油石的斜面數(shù)量 應(yīng)與珩磨頭上基體上的槽數(shù)相等 其等 分也應(yīng)與槽上的等分相吻合 以保證油石可以順利的裝入珩磨頭基體 斜面角度的一致性 可以確保所有油石擴漲的一致 對提高珩孔精度 特別是孔的幾何尺寸是大有好處的 大孔珩磨頭所使用的錐芯斜面角度 除要求錐芯有足夠的強度外 還要保證珩磨油石在擴漲或收縮至極限時 錐芯仍保留一半油石長度在 錐芯錐面上支撐著 其值可通過計算得出 錐芯斜面角度的大小 應(yīng)控制在 2 3 30 范圍內(nèi) 加工直徑 10mm 以下的孔時 錐芯斜面角應(yīng)在 2 2 30 加工直徑在 10 20mm 孔 徑時 錐芯斜面角應(yīng)在 3 或 3 30 錐芯斜角過小 影響油石快速進給或縮回 影響微量進給 且加工 效率低 油石利用率低 斜角過大時會使油石進給時擴漲過猛 雖能提 高效率 但會使擠壓力 切削熱增多 油石表面容易堵塞切屑 影響正 常切削 綜合考慮后漲錐的結(jié)構(gòu)圖如下 29 圖 4 2 30 4 4 導(dǎo)向裝置設(shè)計 為了防止珩磨油進出孔時被破壞 避免絎磨頭上其他零件與被加工 表面接觸 絎磨頭上一般都裝有前導(dǎo)向頭 導(dǎo)向條 后導(dǎo)向套等 小直徑通孔珩磨 采用前導(dǎo)向頭 導(dǎo)向條及導(dǎo)向頭外徑應(yīng)大于或者等于絎磨油石收縮至極限位置時的 外徑 小于被加工孔在珩磨前的最小直徑 導(dǎo)向的數(shù)量與油石數(shù)量相等 導(dǎo)向條長度每端超出油石 8 10mm 導(dǎo)向條兩端應(yīng)有 10X15 倒錐 導(dǎo)向條外徑圓柱度應(yīng)小于 0 01mm 與工 件已加工表面接觸的導(dǎo)向件材料 采用夾布膠木 與工件待加工表面接 觸的導(dǎo)向材料 采用碳鋼 合金鋼或青銅 導(dǎo)向條采用硬質(zhì)合金 珩磨頭基本 漲錐等主要零件的材料 珩磨頭基本 漲錐等主要零 件要求較高的強度和硬度 選用 CrWMn CrMn 9SiCr 或 T8A 材料 要 求硬度達到 62HRC 4 5 手動進給裝置的設(shè)計 圖 4 3 31 圖 4 4 32 手動進給裝置的工作原理 轉(zhuǎn)動手柄 16 在手柄的帶動下螺紋調(diào) 整軸套 17 開始轉(zhuǎn)動 此時有兩種運動的可能 其一 軸承座一移動 然后帶動軸承 25 緊定螺釘 23 連接板 1 移動 但是由于軸承擋圈 22 和支持軸 20 的存在 與機床床身相連 在機床運動過程中是相對固定的 零件 不會發(fā)生移動 使得這種運動不可能發(fā)生 其二 螺紋軸套 17 自身移動 由于緊定螺釘?shù)拇嬖?使得端蓋 17 和螺紋軸套 17 連接在一 起 一起移動 同時軸承也向下移動 軸承的移動使得傳動軸 13 也向 相同的方向運動 由于傳動軸 13 是穿在連接軸 28 內(nèi)的 所以帶動連接 軸 28 一起移動 而連接軸 28 又是通過螺紋與零件 30 連接桿相連的 所以可將運動傳遞給零件 30 連接桿 同時連接桿 30 的另一端與漲錐 6 通過螺紋連接 于是運動就可有連接桿 30 傳遞給漲錐 6 漲錐 6 的移 動帶動圓柱銷 3 徑向移動 從而實現(xiàn)油石的擴漲 在連接桿 30 靠近漲錐處裝有有彈簧 34 是為了使?jié)q錐的受力面積 大 從而在一定程度上保證油石擴漲或收縮的穩(wěn)定性 珩磨頭的浮動是 有 31 滾子實現(xiàn)的 在進給量 壓力轉(zhuǎn)速等都選定以后 主軸帶動安裝 體 12 轉(zhuǎn)動 通過六角頭沉頭螺釘將運動傳遞給 30 傳動架 由于傳動架 30 與 9 調(diào)整安裝周是通過滾子 31 連接的 從而實現(xiàn)了珩磨頭的浮動加 工 33 第五章 珩磨用量的選擇 5 1 切削速度與網(wǎng)紋交叉角 切削速度二是由磨珩頭旋轉(zhuǎn)圓周速度和往復(fù)速度二動合成的 它影 響到工件表面質(zhì)量和加工生產(chǎn)率 但是對表面粗糙度值的影響 卻隨著材 料的不同而有所差異 珩磨有色金屬時 如鋁合金材料 旋轉(zhuǎn)速度增加 工件表面粗糙度值也就減小 相反 往復(fù)運動 增加 表面粗糙度變差 加工灰鑄鐵時 旋轉(zhuǎn)速度和往復(fù)速度的增加 均有利幾表面粗糙度值減小 口加二鋼件時 珩磨頭旋轉(zhuǎn)速度的允許變化范圍很小 在臨界速度以下時 旋 轉(zhuǎn)速度的增加才會使工件表面粗糙度相應(yīng)地得到改善而往復(fù)運動速度增 加時 則不論何種牌號的鋼材 表面粗糙度都 會變壞 加工球墨鑄鐵時 切削速度不宜過高 生產(chǎn)實踐證明 珩磨不同材料時切削速度可按下表 選擇 表 5 1 珩磨不同材料的切削速度 珩磨材料 材料硬度 HB 切削速度 V m min 旋轉(zhuǎn)速度 V m min 往復(fù)速度 V m min 灰口鑄鐵 179 221 50 60 40 50 11 4 20 調(diào)質(zhì)鋼 207 20 30 21 6 42 8 6 20 5 球墨鑄鐵 220 25 40 24 36 6 12 鋁 青銅 50 70 47 2 3 5 在珩磨的每一往復(fù)行程中 每一磨粒在孔表面上的運動軌跡是兩條 34 交叉成一角度的螺旋線 無數(shù)磨粒切削的結(jié)果便在孔表面形成了一交叉 網(wǎng)紋 網(wǎng)紋的交叉角夕稱為切削交叉角見圖 通常 珩磨機都提供了一個 可供選擇的 主軸轉(zhuǎn)速推薦表 和 沖程速度推薦表 可根據(jù)被加工 孔徑 選出相應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速同時 根據(jù)沖程長度來選擇和調(diào)整沖程速度 但在實際應(yīng)用時 有些零件如摩托車的汽缸等往往對交叉角提出明確要 求 這時就要利用圖的計算公式推算出君和的比例關(guān)系 從而調(diào)整主軸 轉(zhuǎn)速和沖程速度的匹配 來滿足交叉角口的 要求 切削速度對工件加工精度雖然沒有直接影響 但對表面粗糙 度有一定影響 在油石粒度選定情況下 適當提高回轉(zhuǎn)速度 或適當降 低沖程速度 都可使交叉角減小 從而適當改善表面粗糙度 實際應(yīng) 用時 也常利用此方法來