3073 立式珩磨機珩磨頭設計

3073 立式珩磨機珩磨頭設計,立式,珩磨機珩磨頭,設計 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書摘 要珩磨加工是一種具有廣泛前途的切削技術，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、良好的表面質量和高的使用壽命,因而很快地推廣應用于船舶、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，進而對珩磨頭的結構設計提出了新的需求。本畢業(yè)設計正是從實際使用出發(fā)，進行珩磨機珩磨頭的設計。本設計是對珩磨頭的結構設計,首先通過實習認識了解珩磨機的工作原理，清楚其結構組成；然后重點觀察現有珩磨頭的結構，對特定型號的珩磨機掌握其運動參數的選擇原則、油石個數的選擇及分布原理、漲錐的設計技術要求以及進給機構的運動裝置等；最后了解現有珩磨頭結構的缺點，確定對大孔加工所用珩磨頭的總體方案。其次利用設珩磨頭結構的設計原理對各個具體零件進行詳細的設計，然后對個別零件進行校核，使設計出的結構可確保磨削可靠運行，在此基礎上完成了本畢業(yè)論文的寫作。最后繪制整套的裝珩磨頭結構的裝配圖和零件圖。通過對本課題珩磨頭的結構設計，使書本知識和理論與實際生產相結合，加強了對機械零件、機械制造工藝學以及現代磨削技術等相關專業(yè)知識的理解，使自己能運用書本知識設計出基本符合生產要求的零部件。在論文中我充分地運用了大學期間所學到的知識。進行了研究，鞏固和深化，達到了預期的設計意圖。關鍵詞：珩磨頭；漲錐；進給機構；油石；河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書THE STRUCTURE DESIGN OF THE HEAD OF A MACHINE HONINGABSTRACTHoning 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 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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;河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書目 錄第一章 前言 ............................................................................................................11.1 課題研究的目的及意義 .........................................................................11.2 國內外研究狀況 .......................................................................................11.3 課題研究基本設計思路和研究手段 .................................................21.4 論文結論和成果形式 ..............................................................................4第二章 精整加工技術 .........................................................................................52.1 精整加工的范疇及特點 ..........................................................................52．2 精整加工機理...........................................................................................6第三章 普通珩磨 ..................................................................................................73.1 珩磨加工原理 .............................................................................................73.2 珩磨加工的特點 .....................................................................................103.3 珩磨的切削過程 ......................................................................................113.4 珩磨頭的結構形式 .................................................................................12第四章 珩磨頭的結構設計 .............................................................................174.1 珩磨油石的選擇 .....................................................................................174.2 珩磨頭基體結構設計 ............................................................................244.3 漲錐的設計 ...............................................................................................284.4 導向裝置的設計 .....................................................................................304.5 手動進給機構的設計.............................................................................30第五章 珩磨用量的選擇 ..................................................................................335.1 切削速度 V 與網文夾角 .......................................................................335.2 油石工作壓力的選擇 ............................................................................365.3 擴漲進給速度的選擇 ............................................................................375.4 工作行程的調整與計算 ........................................................................38河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書5.5 加工余量的選擇 ......................................................................................395.6 珩磨前工序要求 ......................................................................................405.7 珩磨液的選擇 ...........................................................................................40第六章 珩磨頭結構薄弱零件的校核 ..........................................................426.1 零件 3 圓柱銷扭轉強度的校核 .........................................................426.2 零件 11 六角頭沉頭螺釘的強度校核 .............................................43結束語 ......................................................................................................................46致謝 ...........................................................................................................................47參考文獻 .................................................................................................................48河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書1第一章 前言1.1 課題研究的目的及意義本課題要求設計珩磨機珩磨頭的結構，隨著科學技術的迅速發(fā)展，國民經濟各部門所需的多品種、多功能、高精度、高質量、高度自動化的技術裝備的開發(fā)與制造，促進了先進制造技術的發(fā)展。磨削尤其是珩磨加工技術是先進制造技術的重要領域，是現代機械制造業(yè)中實現精密加工、超精密加工最有效、應用最廣泛的工藝技術之一。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、樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維，掌握工程設計的一般程序規(guī)范和方法。三、使自己熟練使用技術資料、國家標準等手冊、圖冊工具書等工具，加強數據處理，編寫技術文件等方面的實際操作能力。四、養(yǎng)成向老師、工人、和技術人員虛心學習的基本工作態(tài)度。意義：隨著科學技術的迅速發(fā)展，國民經濟各部門所需求的多品種、多功能、高精度、高品質、高度自動化的技術裝備的開發(fā)和制造，促進了先進自找技術的發(fā)展。磨削加工技術是先進制造技術中大的重要領域，是現代機械制造業(yè)中實現精密加工、超緊密加工最有效、應用最有效的基本工藝技術。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 國內外研究狀況國內：磨削加工技術是利用磨粒去除材料的加工方法。用磨料去除河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書2材料的加工是人類最早使用的生產工藝方法。18 世紀中期出現第一臺外圓磨床，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而成，隨后又研制成功平面磨床，應用磨削技術逐漸形成。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用及磨削技術的發(fā)展，使磨削加工精度及效率不斷提高，磨削加工應用范圍不斷擴大。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計制造、磨床磨具研究、制造專業(yè)的?？茖W技術隊伍。1995 年以前，試制并生產了黑、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。接著 1967 年研制成功立方氮化硼，1974 年投入批量生產。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、美國的 Connecticut大學等，有的在實驗室完成了速度為 250 mm/s、350 mm/s、400 mm/s的實驗。據報道，德國 Aachen 大學正在進行目標為 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)中應用。1.3 課題研究基本設計思路和研究手段1.基本設計思路根據設計題目的要求，查閱相關資料，抓住一個月的實習機會，了河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書3解觀察現有珩磨機珩磨頭的結構，了解其不足之處并與自己的設計要求相結合，培養(yǎng)感性認識，并整理實習筆記，為后期設計奠定基礎。充分利用學校現有資源，在工程訓練中心觀察現有超聲珩磨機珩磨頭的結構，并向老師請教其工作原理及相關零部件的性能、工作要求等。實習后整理資料，擬定設計步驟，第一步：弄清楚設計要求，第二部：由珩磨加工特點及原理——珩磨油石——珩磨頭的結構形式等基本資料弄清楚之后，再從油石的選擇珩磨基體設計——漲錐設計——導向裝置設計——油石的選擇——油石座的設計——進給機構的設計開始設計；第三步：選擇珩磨用量,切削用量——網紋交叉角——油石工作壓力——擴漲進給速度——加工余量及越程量等；第四步：對設計結構的薄弱零件進行校核。2.擬采用的途徑（研究手段）1.查閱圖書相關資料。2.根據相關主題通過搜索引擎取得相關資料。3.通過工業(yè)期刊閱覽室參閱相關期刊.4.向老師請教一些難點,疑點。5.在設計過程中與同學們討論遇到的問題。6.分時段分任務完成。第 1 周~第 4 周：查閱資料，整理有關珩磨機珩磨頭的結構的所有資料，包括珩磨的發(fā)展、應用及現狀；珩磨機珩磨頭的具體結構等，并撰寫實習報告和開題報告。第 5 周~第 6 周：查找各種有關珩磨機珩磨頭的結構的外文文獻，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構的理解。第 7 周~第 10 周：接受計資料和手冊中期檢查，查找相關設，根據給定的設計參數，按照有關的設計要求和順序進行具體結構尺寸參數計算及其他有關參數的選配，繪制部分零件圖及總成草圖。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書4第 11 周~第 13 周：對設計草圖進行修改，進行相關校核，完成設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 論文結論和成果形式1、打印文檔：設計說明書一份；2、給定文獻的外文翻譯；3、設計圖紙：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）設計說明書和指定外文翻譯的電子文檔。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書5第二章 精整加工技術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微粒磨料制成的固結磨具油石。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?，F超聲波振動磨削及珩磨可以加工凹部及工件內表面異形孔，多河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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的工件上，并在軸向作往復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、較大轉速和磨條壓力，精加工時取較小的值。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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 。珩磨頭的轉速一般為 100～200 轉／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，它至少包括一側面開口部分，一可作徑向運動的磨具組件位于側面開口的通道部分，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側部分。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表面中的相應表面產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, 由漲開機河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書8構（有旋轉式和推進式兩種）將油石沿徑向漲開, 使其壓向工件孔壁, 以便產生一定的面接觸。同時使珩磨頭旋轉和往復運動, 零件不動; 或珩磨頭只作旋轉運動, 工件往復運動, 從而實現珩磨。圖一珩磨運動及其切削軌跡。2. 在大多數情況下, 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并往復運動或珩磨頭旋轉工件往復運動, 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珩磨頭的轉數不是整數, 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。此外, 珩磨頭每轉一轉, 油石與前一轉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生干涉點, 不斷將這些干涉點磨去并產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?。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書9圖 3-13.2 珩磨加工的特點河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書101.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。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),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, 調它與旋轉主軸垂直, 零件靠在面板上加工即可)。2. 表面質量好：表面為交叉網紋，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層，變形小。珩磨加工面幾乎無嵌砂和擠壓硬質層。 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)域產生高溫, 會導致零件表面結構的永久性破壞。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, 但由于珩磨頭結構復雜, 一般不用。用外圓珩磨工具可以珩磨圓柱體, 但其去除的余量遠河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書11遠小于內圓珩磨的余量。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劑的磨耗, 使磨粒與粘結劑的結合強度下降, 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, 油石堵塞嚴重而產生粘結性堵塞時, 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。此時應盡快結束珩磨。2. 定量進給珩磨: 定量進給珩磨時, 進給機構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河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書12削, 不可能產生堵塞切削現象。因為當油石產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 珩磨頭的結構形式珩磨頭的結構對加工質量和生產效率有很大的影響。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整并保持在一定的調整范圍；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，珩磨油石條數一般為奇數。油石座直接與進給漲錐接觸，中間不用定銷與過渡板，結構簡單，進給系統剛性好。磨頭的外徑尺寸應以被加工孔徑為準，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向條，它與油石相間排列。當磨頭進入河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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致磨頭偏心。導向條在圓周上的外徑應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 的珩磨頭由兩根導向條與一根切削油石組成。兩根導向條非對稱分布，寬度大的導向條用來承受油石產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。導向條的材料用硬質合金或人造金剛石。根據孔徑大小，導圖 3-2河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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）.可調整的整體珩磨頭，在大量生產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，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整到預定的尺寸。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接，工件夾具設計成浮動形式。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.大孔珩磨頭河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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紋珩磨技術等工作，產品規(guī)格有φ8 到 φ400 不等，也可根據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）和金屬結合劑，混合、壓制、燒結而成，具有磨消效率高、磨耗小、使用方便、經濟效益好等特點，可以滿足高精度珩磨工藝和平臺網紋珩磨技術的要求，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)河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書16錐形軸 5 與磨頭體 4 通過鍵 2 帶動而一起旋轉，同時磨頭體又帶動油石座與油石作旋轉往復運動（錐形心軸不作往復運動） 。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； 河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書17第四章 珩磨頭結構的設計4.1 珩磨油石的選擇珩磨油石需根據工件的材質、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，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磨料、硬度、粒度、結合劑、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 常用的天然磨料河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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，產地以南非為主，占世界總產量的 95％，其馀為巴西、澳大利亞、圭亞那和委內瑞拉等地。工業(yè)用金剛石從灰白色到黑色不等，經碾碎後可制砂輪、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?？筛淖冊系幕旌狭?、純度、粒度和晶體結構等來控制這一性能，以適合于各種應用。表 4-2 常用的人造磨料表 4-3磨 料 工 件 材 質剛玉系列棕剛玉（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、碳氮共滲鋼河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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、硬質合金、陶瓷材料及其它非金屬材料因此要求所選磨料應具有以下基本性質：①較高的硬度，一般應高于被加工材料；②適當的強度，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；③高溫穩(wěn)定性，在磨削溫度下能保持其固有的硬度和強度；④化學惰性，與被加工材料不易產生化學反應。查《金屬切削手冊》第二冊 P12-137 頁，表 12-88 知應選用人造金剛石。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。①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；②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；③顯微鏡法，能逐個測定顆粒的投影面積，以確定顆粒的粒度，光學顯微鏡的測定范圍為 150～0.4μm，電子顯微鏡的測定下限粒度可達 0.001μm 或更小。磨料粒度對加工表面質量和加工效率影響很大，選擇時應先考慮在滿足加工表面質量的要求(如表面粗糙度、網紋等)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)選河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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的區(qū)別。油石的硬度是磨粒和結合劑橋受外力的綜合反應。在磨削過程中，磨粒逐漸磨損變鈍，磨削力增加，使結合劑橋形變、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出來的磨削現象。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，把持磨粒的結合劑不易過早的破裂，河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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堵塞和粘屑現象。如果油石選擇的過軟，則磨粒未能發(fā)生磨削作用時，結合劑橋就斷裂或破碎，造成油石使用壽命降低。油石硬度選擇應根據被加工零件的硬度、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選用較軟的油石，而材料硬度低，表面粗糙度值低時，應選用較硬的油石。精油石中夾雜有粗顆粒磨料或夾有鐵雜質而經高溫燒成出現低熔點鐵斑時,實質已產生了高硬度點. 這是一種特殊的硬度不均勻的表現,用它來加工時 ,工件易產生劃痕 ,降低表面光潔度,超精油石要求結構比較松,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千萬元來攻克超精油石的質量和硬度均勻性等關鍵技術 使具有適應性強、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。對于超精油石的硬度均勻性 絕大多數人認為 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 據了解 日本廠商生產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量有顯著影響。表 4-5工件材質 粗珩磨油石硬度精珩磨油石硬度結合劑類型河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書22K～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。硬度應準確、均一，在一組油石內各點硬度偏差要求在一小級內。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).結合劑。結合劑主要依據其自身的性能而定。超硬磨料磨具結合劑主要有：樹脂結合劑、陶瓷結合劑及金屬結合劑。樹脂結合劑（B）結合劑本身彈性好，有拋光作用，高溫下結合劑易燒毀。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合金刀具及鋼結硬質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。陶瓷結合劑（V）陶瓷結合劑強度較高，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，河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書23且容易修整。陶瓷結合劑磨具一般用于粗磨、半精磨，接觸面積較大的成型磨削，超硬磨料燒結體的磨削等。金屬結合劑（M）金屬結合劑分青銅結合劑和電鍍結合劑兩種。青銅結合劑剛性好、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。青銅結合劑金剛石磨具主要用于玻璃、陶瓷、石材、混凝土、半導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。珩磨油石的結合劑主要有四種：陶瓷（A） 、樹脂（S） 、青銅（QT） 、電鍍金屬（D） 。陶瓷結合劑性能穩(wěn)定、不受溫度的影響，但脆性大。普通磨料均可采用這種結合劑。青銅的結合強度較高，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合劑。電鍍金屬接合劑與青銅結合性能相似。因此選擇青銅作為結合劑。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）. 珩磨油石的數量和寬度。（1）油石數量的選擇。珩磨頭上油石的數量，應根據工件的孔徑、孔的結構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。河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書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量就應相應減少。(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，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，油石的根數最好采用 5 根以上的奇數，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 珩磨油石的數量和寬度的選擇如下表 3-6。表 4-6珩磨頭直徑 油石數量 油石寬度＜20 1-4 1-6河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計說明書2520-50 2-6 3-1050-150 3-8 5-15150-250 5-10 9-20＞250 ＞8 ＞12綜合考慮各種因素最終選擇:油石數量為 9；油石寬度為 15mm；油石長度為 275mm。4.2 珩磨頭基體結構設計它是珩磨頭的主體或基礎件，應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。應根據被加工工件孔徑的大小來確定，被