一、珩磨工藝原理

 珩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。這種工藝不僅能去除較大的加工餘量（在50年代珩磨仍是作為拋光用）， 而且是一種提高零件尺寸、幾何形狀精度和表麵粗糙度的有效加工方法。 (一)珩磨加工的特點:

1.加工精度高：特別是一些中小型的光通孔，其圓柱度可達 0.001mm 以內。一些壁厚不均勻的零件，如連桿，其圓度能達 0.002mm。對於大孔(孔徑在200mm以內)，圓度也可達 0.005mm，如果沒有環槽或徑向孔等，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於被珩孔之外，會產生偏差，特別是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。珩磨一般隻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。如用麵板改善零件端麵與軸線的垂直度 (麵板安裝在沖程臂上，調它與旋轉主軸垂直，零件靠在麵板上加工即可)。

2. 表麵質量好：表麵為交叉網紋，有利於潤滑油的存儲及油膜的保持。有較高的表麵支承率（孔與軸的實際接觸麵積與兩者之間配合麵積之比），因而能承受較大載荷，耐磨損，從而提高瞭產品的使用壽命。珩磨速度低（是磨削速度的幾十分之一），且油石與孔是麵接觸，因此每一個磨粒的平均磨削壓力小，這樣工件的發熱量很小，工件表麵幾乎無熱損傷和變質層，變形小。珩磨加工麵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。因而會在局部區域產生高溫，會導致零件表麵結構的永久性破壞。

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，但由於珩磨頭結構復雜，一般不用。用外圓珩磨工具可以珩磨圓柱體，但其去除的餘量遠遠小於內圓珩磨的餘量。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。同時也提高瞭珩磨加工的效率。

 (二)珩磨加工原理:

1. 珩磨是利用安裝於珩磨頭圓周上的一條或多條油石，由漲開機構（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，以便產生一定的麵接觸。同時使珩磨頭旋轉和往復運動，零件不動; 或珩磨頭隻作旋轉運動，工件往復運動，從而實現珩磨。

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，孔表麵的形成基本上具有創制過程的特點。所謂創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麵。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。 珩磨時由於珩磨頭旋轉並往復運動或珩磨頭旋轉工件往復運動，使加工麵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，這樣的運動使珩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，使前後磨削軌跡的銜接更平滑均勻。這樣，在整個珩磨過程中，孔壁和油石麵的每一點相互乾涉的機會差不多相等。因此，隨著珩磨的進行孔表麵和油石表麵不斷產生乾涉點，不斷將這些乾涉點磨去並產生新的更多的乾涉點，又不斷磨去，使孔和油石表麵接觸麵積不斷增加，相互乾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，最後完成孔表麵的創制過程。為瞭得到更好的圓柱度，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。 需要說明的一點: 由於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於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，以確保孔的精度。

(三) 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，開始時由於孔壁粗糙，油石與孔壁接觸麵積很小，接觸壓力大，孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表麵因接觸壓力大，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，油石麵即露出新磨粒，此即油石自銳。 第二階段是破碎切削階段，隨著珩磨的進行，孔表麵越來越光 ，與油石接觸麵積越來越大，單位麵積的接觸壓力下降，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，繼續珩磨時油石和孔表麵的接觸麵積越來越大，極細的切屑堆積於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，相當於拋光。若繼續珩磨，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並嚴重發熱，孔的精度和表麵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。因此珩磨過程隻存在脫落切削和破碎切削，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，進給量大於實際磨削量，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，為瞭提高孔精度和表麵粗糙度，最後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。最後可用不進給珩磨，提高孔的精度和表麵粗糙度。

二、珩磨機類型及選型原則

珩磨機分臥式和立式兩種。其選用原則可參考以下幾方麵:

1. 不同批量選不同形式的珩磨機，如多品種小批量，選用小功率、通用性大的機床; 如果批量很大，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格和參數。

3. 根據孔的結構形式選機床往復機構的性能。如盲孔，要求往復行程機構換向重復精度高，超程小，應能適應手動或自動交替控制長、短沖程; 又如短孔，孔精度要求又高，選用機械往復行程機構。

4. 根據孔加工餘量、形狀誤差和孔精度要求，選定油石漲縮機構的擴張進給方式。

5. 根據同一孔需要珩磨的次數、生產批量或生產節拍、工件外形尺寸及工件上加工的孔數，選定機床的主軸數或機床臺數以及工作臺的形式。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珩磨頭的機床。小批量可選單軸。大批量可選多軸，對一個孔進行多次珩磨或幾個孔同時進行珩磨。

6. 根據孔的尺寸精度、孔徑大小、結構形式，油石的耐磨程度，珩磨頭的結構形式，生產批量，選定尺寸控制方式。

7. 根據孔的表麵粗糙度、尺寸精度和生產節拍的要求，選定切削液的凈化方式和是否需要冷卻切削液裝置。

 三、直接珩磨新工藝

珩齒是一種眾所周知，系列化生產中常用的硬齒麵精加工工藝。經過珩磨的齒輪可以改善其噪聲和磨損特性。 珩磨過的齒輪由於改變瞭輪齒的表麵結構，因而能降低噪聲和延長使用壽命。經珩磨的齒輪表麵，形成類似於魚骨刺的表麵結構，有利於從齒根麵端部到節圓直徑表麵上形成一層潤滑油膜，有利於抑制噪聲的產生。特殊過程運動會使珩磨工具在對應方向上與工件產生滾動接觸，從而生成這種表麵結構。合成速度分量作用於齒麵，生成一個軸向的切削速度分量，所以可使磨具的磨粒與整個齒麵保持接觸。 與齒輪磨削相比，珩齒時的切削速度極慢，僅為0.5-6.5m/s。因此，作用於起切削作用的磨粒、結合劑特別是工件材料上的熱量極低，因而在珩磨過程中不會發生金相組織的變化，不必擔心會出現“燒傷”。即便將切削速度提高到10m/min(新一代機床所能達到的速度)、在加工過程中仍不會有產生熱負荷的危險。在低速加工的夾緊時，會出現較大的力。這個力可能很大，表麵的結構會發生壓緊和殘餘壓應力增大，而這種現象通常出現在熱處理過程中。這種殘餘壓應力增大對零件壽命有利，所以珩磨齒輪必然會提高其抗磨損性，因而珩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。

 上述珩磨加工方法的優點可歸結為：這是一種經濟可行的加工方法。在考察一種工件加工工藝的經濟可行性時，必須考慮到整個加工過程鏈。這對硬齒輪精加工來說尤其重要的，因為預精加工是極為重要的。通常，加工成本的提高與工件硬度的大小不成比正。為此，在大多數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麵加工，又要熱處理變形效果最小。這就要創造一種最理想的硬齒麵精加工條件。除瞭對預加工方法實施改進之外，這種硬齒麵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。這就使人產生瞭一種能使珩磨的工藝優勢與磨削的產量優勢相結合的設想。這就導致瞭一種使設想變成現實的方法：直接珩磨，既工件經熱處理後直接珩磨。 在用直接珩磨法進行預加工時，不但獲得很高的切除率，而且能經濟地並以很高的重復精度達到瞭預期的質量要求。更快更經濟地加工要求常常與提高加工重復性和質量並使機床操作盡可能簡便的要求如影隨形。 以前，在進行珩磨時需選用人造樹脂結合氧化鋁或硬質合金磨具，電鍍CBN或金剛石磨具或者是復合模具。 對於過程控制，理論上存在雙麵接觸、單麵線接觸和單麵點接觸幾種可能性，以及有或沒有工件與工件驅動同步。同時，還存在將這類策略組合在一起，促成一種優化的效果的可能。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問題。 有一種過程控制方法能縮短珩磨時間，易於保證在整個齒麵上保持理論上的線接觸。因此避免瞭磨具與工件的點接觸。盡管這可能有悖於產生較大殘餘壓應力的要求，足夠大的力依然會使之保持理論線接觸。連續改變接觸條件會產生良好的動態特性，不會因擺動角度使機床部件產生嚴重顫振。珩磨過程中，單麵線接觸珩磨時這類動態特性會對機床產生嚴重影響。為最大限度地減小這種影響，要盡可能地采用雙麵線接觸。系列化生產中，由此而引發的對珩磨過程中利用機床運動鏈實施齒麵修形過程的各種限制，可予忽略。但在工裝中必須建立輪廓修形。關於單麵或雙麵接觸，所涉及的或是磨具齒麵，或是工件齒麵。事實上，在加工過程中總有一個以上的齒在保持接觸。這就表示珩齒過程是一種連續接觸的滾動過程。這是使齒輪低噪聲運行的一項極為重要的決定性因素。

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