【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可以降低珩磨力，避免油石的堵塞，提高加工質(zhì)量，并且以人造金剛石或立方氮化硼油石取代傳統(tǒng)的碳化硅油石，在珩磨效率、珩磨質(zhì)量上都獲得了較好的效果。因此，超聲振動(dòng)珩磨是解決高硬度鋼精密深孔加工的有效方法之一。⑷ 激光珩磨加工是激光技術(shù)與機(jī)械珩磨技術(shù)的結(jié)合。其原理是利用具有一定能量密度的激光束在已經(jīng)機(jī)械珩磨的機(jī)械表面上，通過(guò)去除表面材料進(jìn)行微觀幾何造型，在表面上形成與潤(rùn)滑性能要求優(yōu)化匹配的、連續(xù)均勻的、具有一定密度(間距)、寬度、深度、角度、形狀的儲(chǔ)存和輸送潤(rùn)滑油的油路和凹腔，從而提供能優(yōu)化潤(rùn)滑狀況和有利于形成液體動(dòng)眶潤(rùn)滑條件的表面結(jié)構(gòu)形貌，以便在摩擦副表面之間形成具有最小厚度的動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜，減少崮體間的直接接觸，達(dá)到減小磨損的作用。同 資料 1490008574 時(shí)，珩磨工藝對(duì)于微小深孔的加上也是很有效的。這類微小深孔的特點(diǎn)是表面相糙度要求很高，加工余量很小。微小深孔珩磨的珩磨壓力和徑向進(jìn)給由心桿的離心力來(lái)產(chǎn)生的，將其做成非對(duì)稱的形狀， 珩磨工具在高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中形成偏心，使心桿產(chǎn)生不平衡的徑向力，并使珩磨頭在其整個(gè)接觸線的長(zhǎng)度上均以相等的接觸壓力與工件表面接觸，進(jìn)行珩磨。通過(guò)改變磨具的轉(zhuǎn)速，也可以在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)徑向調(diào)速。隨著珩磨加工工藝的發(fā)展，珩磨機(jī)床也有長(zhǎng)足的改進(jìn)。國(guó)外珩磨機(jī)床的發(fā)展以美國(guó)善能公司為代表。自 1924 年成立以來(lái)，她一直致力于箱體加工技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)再制造設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)，始終走在世界珩磨技術(shù)前列。經(jīng)過(guò)近八十年的發(fā)展，善能公司已成為世界上最大的從事珩磨技術(shù)的專業(yè)化公司。產(chǎn)品覆蓋各種規(guī)格的珩磨機(jī)床、發(fā)動(dòng)機(jī)再制造設(shè)備、磨料、珩磨工具、測(cè)量?jī)x表、切削液等輔件。如善能 HT系列臥式強(qiáng)力珩磨機(jī)是善能孔加工經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)的全自動(dòng)技術(shù)的完美結(jié)合，性能非常卓越，是大孔工件珩磨的最佳選擇?？讖椒秶?5~1000mm，最大長(zhǎng)度：16m 。主軸通過(guò)一個(gè)無(wú)級(jí)變速的齒輪箱驅(qū)動(dòng)裝置，對(duì)不同孔徑的零件很容易地設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速。機(jī)床不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可隨時(shí)釋放剎車裝置。IPC/MPC 的油石進(jìn)給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的切削加工和油石的磨損補(bǔ)償，保證了最高效的操作運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)加工大型部件或宜徑大于600 mm 的孔時(shí)，可先拆掉工作臺(tái)，直接把工件定位夾持存夾具上。采用 PLC(工業(yè)PC 控制系統(tǒng)) 對(duì)沖程位置，油石進(jìn)給速率和切削壓力進(jìn)行設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)孔形的最佳控制。HTC 系列臥式強(qiáng)力珩磨機(jī)采用 IJ 編程的觸按屏．使用觸摸屏進(jìn)行編程，輸入工件的尺寸，機(jī)器會(huì)推薦正確的工具，估算主軸的合適轉(zhuǎn)速。觸摸屏也可顯示機(jī)床的工作狀況：主軸的負(fù)載、高低點(diǎn)、珩磨頭位置、珩磨時(shí)間、進(jìn)給速率、功率范同等。更為重要的是可利用觸摸屏按次序調(diào)整機(jī)床。善能公司的可編程的觸摸屏消除了多按鈕面板的混亂現(xiàn)象，減少了調(diào)整時(shí)間。控制系統(tǒng) IJ 發(fā)現(xiàn)孔的高點(diǎn)與低點(diǎn)，自動(dòng)進(jìn)行孔形的校正。機(jī)床可自動(dòng)調(diào)整沖程位置。同時(shí)，國(guó)內(nèi)珩磨機(jī)床也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，其開(kāi)發(fā)是仿照國(guó)外珩磨機(jī)床設(shè)計(jì)的，如山東德隆機(jī)床廠生產(chǎn)的系列深孔強(qiáng)力珩磨機(jī)床。該機(jī)床加工的零件孔徑精度達(dá) IT7 級(jí)以上，表面粗糙度達(dá)~。還可以進(jìn)行局部珩磨，以便修正零件的錐度和圓度。在珩磨過(guò)程中采用自動(dòng)循環(huán)定時(shí)控制，往復(fù)速度由儀表顯示，換向平穩(wěn)，高速方便，容易保證孔徑尺寸精度和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。并且在珩磨過(guò)程中，砂條和工件始終保持恒壓，使砂條進(jìn)行強(qiáng)力磨削，保證了深孔加工的高效率。對(duì)一般圓柱形深孔零件，粗鏜后進(jìn)行粗精珩磨，若使用冷拔鋼管，可直接進(jìn)行強(qiáng)力珩磨改變了深孔加工多工序的傳統(tǒng)工藝方法，有效地提高了生產(chǎn)率。被珩磨零件材質(zhì)為鑄鐵和各類鋼材，包括淬硬后的工件。此機(jī)床的冷卻系統(tǒng)，采用三級(jí)過(guò)濾，充分保證了冷卻液的清潔度。它的控制集中于電氣操縱中心進(jìn)行，操作方便 [5]。在珩磨技術(shù)及控制技術(shù)研究方面，國(guó)內(nèi)起步較晚，而且相關(guān)設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)主 資料 1490008574 要是依靠進(jìn)口和國(guó)外企業(yè)的合作開(kāi)發(fā)，國(guó)外雖研究起步較早，但進(jìn)口該設(shè)備成本過(guò)高。深孔珩磨加工機(jī)床有專用深孔珩磨機(jī)床及改裝型深孔珩磨機(jī)床兩種．對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模較小和一些維修廠家如采用專用深孔珩磨機(jī)，其設(shè)備投資大，經(jīng)濟(jì)性不高。而我們西安石油大學(xué)深孔加工研究所針對(duì)一些小型機(jī)械加工和維修廠家的資金不足且所加工零件都是小批量的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了將車床改裝成臥式深孔珩磨機(jī)床的技術(shù)，受到用戶的好評(píng)。 珩磨加工的特點(diǎn)及原理 珩磨加工的特點(diǎn)珩磨加工與一般切削加工相比具有以下特點(diǎn)⑴ 可以獲得高的加工精度珩磨可以在較短的時(shí)間內(nèi)獲得較高的形狀精度及尺寸精度。加工直徑小于50mm 的孔時(shí)，其軸心線直線度可達(dá) 1μm。經(jīng)珩磨加工的內(nèi)孔，尺寸精度可達(dá)IT6~IT7。但珩磨加工不能提高被加工孔的位置精度。⑵ 可以獲得高的表面質(zhì)量珩磨的加工表面具有夾叉網(wǎng)紋，有利于潤(rùn)滑油的儲(chǔ)存及油膜的保持，能承受較大的載荷，工件耐磨性好；珩磨表面粗糙度 Ra 值通常可達(dá) ~，最高可達(dá)；珩磨加工表面幾乎沒(méi)有熱損傷、變質(zhì)層、嵌砂或冷硬現(xiàn)象。但存在高的殘余壓應(yīng)力，這些都有利于零件使用壽命的提高。⑶ 珩磨加工范圍廣珩磨能加工各種內(nèi)孔(通孔、盲孔、多臺(tái)階孔、圓錐孔、橢圓孔和余擺線孔等)、平面、外圓柱表面、球面、齒輪表面以及發(fā)動(dòng)機(jī)曲線表面等；能加工的孔徑范圍為2~2022mm，孔深最大為 24000mm，長(zhǎng)徑比 L/d 約為 1/(50~300)；幾乎能加工所有工業(yè)原材料。⑷ 具有較高的生產(chǎn)率對(duì)機(jī)床精度的要求低，珩磨是大面積多刃切削加工，因而具有較高的材料切除率，如珩磨直徑為 100mm 左右的缸套孔，其材料切除率可達(dá) 300~500mm/s。由于珩磨時(shí)珩磨頭或工件要能浮動(dòng)，珩磨頭與機(jī)床的連接屬于柔性連接，故對(duì)機(jī)床的精度要求低，并可用車床、鏜床、鉆床等機(jī)床改裝 [1]。 珩磨加工的工作原理內(nèi)孔珩磨加工如圖 11 所示 [1]。 資料 1490008574 圖 11 內(nèi)孔珩磨加工圖內(nèi)孔珩磨原理如圖 12 所示 [1]。其中包括成形運(yùn)動(dòng)圖，砂條磨削軌跡展開(kāi)圖以及合成速度圖。珩磨是利用安裝在珩磨頭圓周上的若干砂條(油石)，由張開(kāi)機(jī)構(gòu)（有旋轉(zhuǎn)式和推進(jìn)式兩種）將砂條沿徑向張開(kāi)，使其壓向工件的孔壁，以便產(chǎn)生一定的面接觸；與此同時(shí)，使珩磨頭作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工件不動(dòng)；或珩磨頭只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)， ；或工件只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，珩磨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)孔進(jìn)行低速磨削和摩擦拋光，圖 12 內(nèi)孔珩磨原理圖 資料 1490008574 a）成型運(yùn)動(dòng) b）砂條磨削軌跡展開(kāi)圖 c）合成速度從而實(shí)現(xiàn)珩磨。旋轉(zhuǎn)及往復(fù)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果是，油石上的磨粒在孔的表面上的切削軌跡呈交叉而又不重復(fù)的網(wǎng)紋，因而獲得表面粗糙度較小的加工表面。徑向加壓運(yùn)動(dòng)是油石的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，加壓壓力愈大，進(jìn)給量就愈大。在大多數(shù)情況下，珩磨頭與機(jī)床主軸之間或珩磨頭與工件夾具之間是浮動(dòng)的。這樣，加工時(shí)珩磨頭以工件孔壁作導(dǎo)向。因而加工精度受機(jī)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(guò)程的特點(diǎn)。所謂創(chuàng)制過(guò)程是油石和孔壁相互對(duì)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(yùn)動(dòng)的平板相互對(duì)研而形成平面的原理。 珩磨時(shí)由于珩磨頭旋轉(zhuǎn)并往復(fù)運(yùn)動(dòng)或珩磨頭旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)運(yùn)動(dòng)，工件旋轉(zhuǎn)珩磨頭往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(duì)工件在周向錯(cuò)開(kāi)一定角度，這樣的運(yùn)動(dòng)使珩磨頭上的每一個(gè)磨粒在孔壁上的運(yùn)動(dòng)軌跡亦不會(huì)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度，使前后磨削軌跡的銜接更平滑均勻。這樣，在整個(gè)珩磨過(guò)程中，孔壁和油石面的每一點(diǎn)相互干涉的機(jī)會(huì)差不多相等。因此，隨著珩磨的進(jìn)行，孔表面和油石表面不斷產(chǎn)生干涉點(diǎn)，不斷將這些干涉點(diǎn)磨去并產(chǎn)生新的更多的干涉點(diǎn)，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(guò)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(shuō)明的一點(diǎn)：由于珩磨油石采用金剛石和立方氮化硼等磨料，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。所以在用金剛石和立方氮化硼油石時(shí)，珩磨前要很好地修整油石，以確?？椎木?[1]。 珩磨加工的切削過(guò)程⑴ 定壓進(jìn)給珩磨 　　定壓進(jìn)給中進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的壓力壓向孔壁，共分三個(gè)階段。第一個(gè)階段是脫落切削階段，這種定壓珩磨，開(kāi)始時(shí)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(duì)油石粘結(jié)劑的磨耗，使磨粒與粘結(jié)劑的結(jié)合強(qiáng)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(jìn)行，孔表面越來(lái)越光，與油石接觸面積越來(lái)越大，單位面積的接觸壓力下降，切削效率降低。同時(shí)切下的切屑小而細(xì)，這些切屑對(duì)粘結(jié)劑的磨耗也很小。因此，油石磨粒脫落很少，此時(shí)磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端負(fù)荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新的 資料 1490008574 切削刃。第三階段為堵塞切削階段，繼續(xù)珩磨時(shí)油石和孔表面的接觸面積越來(lái)越大，極細(xì)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(dāng)于拋光。若繼續(xù)珩磨，油石堵塞嚴(yán)重而產(chǎn)生粘結(jié)性堵塞時(shí)，油石完全失去切削能力并嚴(yán)重發(fā)熱，孔的精度和表面粗糙度均會(huì)受到影響。此時(shí)應(yīng)盡快結(jié)束珩磨。⑵ 定量進(jìn)給珩磨 定量進(jìn)給珩磨時(shí)，進(jìn)給機(jī)構(gòu)以恒定的速度擴(kuò)張進(jìn)給，使磨粒強(qiáng)制性地切入工件。因此珩磨過(guò)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。因?yàn)楫?dāng)油石產(chǎn)生堵塞切削力下降時(shí)，進(jìn)給量大于實(shí)際磨削量，此時(shí)珩磨壓力增高，從而使磨粒脫落、破碎，切削作用增強(qiáng)。用此種方法珩磨時(shí)，為了提高孔精度和表面粗糙度，最后可用不進(jìn)給的方式再珩磨一段時(shí)間。⑶ 定壓—定量進(jìn)給珩磨 開(kāi)始時(shí)以定壓進(jìn)給珩磨，當(dāng)油石進(jìn)入堵塞切削階段時(shí)，轉(zhuǎn)換為定量進(jìn)給珩磨，以提高效率。最后可用不進(jìn)給的方式珩磨，提高孔的精度和表面粗糙度 [1]。本課題針對(duì)珩磨機(jī)理進(jìn)行研究，選擇合理的方式與材料設(shè)計(jì)新型外圓珩磨頭，提出改進(jìn)方案，并且對(duì)被加工工件進(jìn)行加工精度和表面質(zhì)量的測(cè)試與分析，進(jìn)而研究所設(shè)計(jì)外圓珩磨機(jī)床的性能，最終提高外圓加工工件的精度等級(jí)和表面粗糙度，以提高經(jīng)濟(jì)效益，從而適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)工業(yè)高速發(fā)展的需求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的即是進(jìn)行超細(xì)長(zhǎng)外圓珩磨系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從而對(duì)超細(xì)長(zhǎng)工件（外徑為 28 70mm，長(zhǎng)度可達(dá) 3000mm）的外圓表面進(jìn)行珩磨精加工，使其精度?等級(jí)（尺寸精度等級(jí)）和表面質(zhì)量（表面粗糙度）達(dá)到一定要求。 研究、設(shè)計(jì)方法及理論依據(jù)本課題的方法步驟遵循：參照分析研究，改造方案的總體設(shè)計(jì)，機(jī)床刀架部分的改造設(shè)計(jì)，外圓珩磨頭等改進(jìn)、設(shè)計(jì)，外圓珩磨試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，機(jī)床性能分析與校核。參照分析研究，即廣泛查閱有關(guān)文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外最新的外圓珩磨加工技術(shù)和機(jī)床性能測(cè)試技術(shù)及其發(fā)展方向，對(duì)珩磨加工機(jī)理從理論上進(jìn)行分析研究。改造方案的總體設(shè)計(jì)，深入觀察和了解車床 CA61635000，掌握其基本結(jié)構(gòu)尤其是刀架部分，理解其刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加之對(duì)珩磨機(jī)理的認(rèn)識(shí)與了解，從而提出改造的總體方案。外圓珩磨頭等改進(jìn)、設(shè)計(jì)，廣泛查閱有關(guān)文獻(xiàn)，了解國(guó)內(nèi)外最新的內(nèi)孔珩磨頭的結(jié)構(gòu)及其磨削原理，以及現(xiàn)有的單錐面超細(xì)長(zhǎng)外圓珩磨頭的結(jié)構(gòu)及其工作原理，從而進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，設(shè)計(jì)出更加合理的外圓珩磨頭。機(jī)床刀架部分的改造設(shè)計(jì)，根據(jù)改造的總體設(shè)計(jì)方案對(duì)車床刀架部分進(jìn)行詳細(xì)的改造與設(shè)計(jì)，從而可對(duì)工件進(jìn)行珩磨加工。外圓珩磨試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析，隨機(jī)選取被加工工件 資料 1490008574 進(jìn)行珩磨加工，并對(duì)其精度等級(jí)及表面粗糙度進(jìn)行測(cè)試，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。機(jī)床性能分析與校核，根據(jù)試驗(yàn)后所記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而對(duì)所設(shè)計(jì)外圓珩磨機(jī)床進(jìn)行性能分析，并進(jìn)行機(jī)床校正。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容將車床 CA6163 改裝成一珩磨機(jī)床，包括潤(rùn)滑、冷卻及排屑油路的設(shè)計(jì)，車床刀架部分的詳細(xì)改造，油石的選擇，而重點(diǎn)則是外圓珩磨頭的設(shè)計(jì)。待解決的問(wèn)題主要是刀架部分的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換與外圓珩磨頭的改進(jìn)設(shè)計(jì)。另外，還要注意珩磨進(jìn)給量的選取，被加工工件直徑范圍的確定以及珩磨頭徑向活動(dòng)范圍的確定。以保證工件最終的加工精度及表面質(zhì)量。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：⑴ 資料檢索、外文資料翻譯 15000~20220 字符（約 6000 漢字）、調(diào)研；⑵ 完成開(kāi)題報(bào)告；⑶ 珩磨技術(shù)研究；⑷ 設(shè)計(jì)參數(shù)：Ⅰ 珩磨工件直徑： 28~ 70mm；?Ⅱ 最大珩磨工件長(zhǎng)度：3000mm；Ⅲ 珩磨機(jī)床型號(hào)：CA61635000；⑸ 外圓珩磨系統(tǒng)總體方案和油路系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)；⑹ 可行性分析與計(jì)算；⑺ 外圓珩磨系統(tǒng)設(shè)計(jì)；⑻ 外圓珩磨工具設(shè)計(jì)；⑼ 完成設(shè)計(jì)圖紙折合零號(hào)圖 2 張；⑽ 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū)