2726 工程陶瓷材料珩磨加工珩磨頭的設(shè)計(jì),工程,陶瓷材料,加工,珩磨頭,設(shè)計(jì) 河南理工大學(xué)出版發(fā)行 科學(xué)出版社 應(yīng)用力學(xué)和材料 42 卷 313 —316 頁(yè) 瑞士代碼:10.4208/www.sciientific.net/AMM.42.313研究橢圓超聲波振動(dòng)所帶動(dòng)的金剛石砂輪磨削納米陶瓷材料 ZrO2 的溫度作者：薛進(jìn)學(xué)，簡(jiǎn)介：籍貫：中國(guó),河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教授，同濟(jì)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院兼職博士生導(dǎo)師；郵箱：xjx@mail.haust.eu.cn作者：趙波簡(jiǎn)介：籍貫：中國(guó),焦作，河南理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院關(guān)鍵詞：納米陶瓷，磨削溫度，橢圓修整，金剛石砂輪，超聲波振動(dòng)摘要：為了研究影響磨削溫度的加工方法,分別 用 傳統(tǒng)裝置和橢圓超聲波振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩種金剛石砂輪，用來(lái)磨相同的納米陶瓷材料。通過(guò)磨削實(shí)驗(yàn),進(jìn)行研究對(duì)比分析磨削溫度。結(jié)果表明,有橢圓超聲波振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的金剛石砂輪可以降低磨削溫。簡(jiǎn)介：工程陶瓷已經(jīng)發(fā)現(xiàn)廣泛地應(yīng)用磨削溫度會(huì)影響的加工精度、表面質(zhì)量和可靠性。于許多經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。因此,掌握和運(yùn)用不同加工條件對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律可以控制磨削過(guò)程和提高加工質(zhì)量。試驗(yàn)條件:實(shí)驗(yàn)選用數(shù)控系統(tǒng)的超精密平面磨床和,270 #樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪。金剛石砂輪分別有傳統(tǒng)裝置和橢圓超聲波振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)磨削和超聲磨削參數(shù)顯示在下表 1。類型 項(xiàng)目 參數(shù)金剛頂角 頂尖角 60 度河南理工大學(xué)磨削深度 5 微米/轉(zhuǎn)普通磨削參數(shù)進(jìn)給速度 0.030 毫米/轉(zhuǎn)研磨速度 45 轉(zhuǎn)/分鐘超聲功率 100 瓦超聲頻率 30000 赫茲冷卻液 需要研磨深度 2-20 微米/轉(zhuǎn)研磨速度 5.3-60 米/秒工作臺(tái)轉(zhuǎn)速 12-16 米/分鐘超聲波磨削參數(shù)冷卻液 不需要橢圓超聲振動(dòng)系統(tǒng):橢圓超聲振動(dòng)系統(tǒng)如圖 1 所示。它是根據(jù)共振機(jī)理而設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)包含兩個(gè)子系統(tǒng) ——子換能器系統(tǒng)和振動(dòng)系統(tǒng)。作為系統(tǒng)負(fù)荷的一部分，可以調(diào)整金剛石頂尖長(zhǎng)度使其達(dá)到系統(tǒng)共振點(diǎn)[1].共振頻率為 30000 赫茲，振幅為 10 微米。Diamon Grinding Wheel(金剛石砂輪)Vibration Switching Device (振動(dòng)轉(zhuǎn)換器)Ajusting Device(調(diào)整裝置)Transducer(傳感器)Ultrasonic Generator(超聲波發(fā)生器)工件的特點(diǎn):工件是用 HIP 的方法有納米材料 ZrO2 制成，HIP 是一種高溫等靜力壓制的方法。工件尺寸是 20X20X10(MM). 其力學(xué)性能見(jiàn)表 2參數(shù)維式硬度（Gpa彈性模量（Gpa抗彎強(qiáng)度（MPa斷裂韌度（MPa.m1/2）密度（g.cm-3）高溫導(dǎo)電性（M.K比熱（KG/K）泊松比河南理工大學(xué)） ） ） ）數(shù)值12 360 700 9.3 6.2 2.1 610 0.27磨削溫度試驗(yàn)方案:紅外熱像儀法和紅外輻射特性對(duì)環(huán)境以及其他因素都很敏感,因此我們將人工熱電偶測(cè)溫法線夾在試驗(yàn)中如圖2[2-3]所示。由熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)信號(hào)來(lái)至樣品，通過(guò)屏蔽導(dǎo)體放大并傳遞到數(shù)據(jù)采集卡PCI6014 ，通過(guò)放大器INV-4multi-purpose anti-mixes放大。然后將獲得的信號(hào)通過(guò)虛擬軟件平臺(tái)labview展示和處理的,最后獲得表層溫度場(chǎng)的分布。兩種磨削方法的磨削溫度特性:即使磨料粒子離開(kāi)磨削區(qū),磨削溫度下降仍然緩慢。這是因?yàn)樘沾刹牧吓c金屬材料截然不同，陶瓷材料具有儲(chǔ)熱性和較低的導(dǎo)熱性。在切削接觸區(qū)存在最高切削溫度。Fig.2 Grinding temperature testing scheme 圖 2 磨削溫度試驗(yàn)方案a) Temperature Acquisition 圖 A 溫度的獲得Workpiece 工件 b)Termocouple Wire 傳感線磨削層溫度分布:正如圖 3 所示。無(wú)論是有傳統(tǒng)裝置還是橢圓超聲波振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的砂輪,離切削區(qū)距離越近,溫度越高,溫度梯度越大,反之亦然。這兩種溫度相差 10 至 17 度，并且在相同的磨削參數(shù)下，溫度梯度很類似。其原因是,在超聲波加工系統(tǒng)下用金剛石砂輪 磨削所得到的菱形磨料顆粒的高度比在傳統(tǒng)磨削系統(tǒng)中所獲得的高,因此前有較大的法向前角,較小的磨削力和磨削熱，這就大大降低了磨削溫度。在相同的加工條件下加工相同的材料，溫度的梯度幾乎相同。Fig.3 Temperature Distribution 圖三，溫度場(chǎng)的分布河南理工大學(xué)Distance to Grinding Surfce[um] 橫坐標(biāo)：離磨削表層的距離 單位：微米。Grining Temperature T 磨削溫度 ED 超聲加工磨削 TD 傳統(tǒng)磨削 Grinding condition 超聲磨削條件，AP=不同加工方法對(duì)磨削溫度的影響:圖4顯示了：對(duì)由超聲波震所帶動(dòng)的金剛石砂輪磨削納米陶瓷材料ZrO2時(shí)，磨削參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響?；貧w分析結(jié)果表明：進(jìn)給量和超聲功率是影響磨削溫度最重要的因素。砂輪速度和磨削深度都是次要影響因素。其原因是,進(jìn)給量和超聲波功率對(duì)砂輪的形狀影響較大，并且對(duì)磨削所得到的菱形磨料顆粒的高度以及金剛石磨粒的鋒利度都有直接影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。磨削參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響:從圖 5 可以看出：無(wú)論砂輪是由傳統(tǒng)裝置驅(qū)動(dòng)還是超聲波振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，磨削溫度與磨削深度也同樣存在著非線性的關(guān)系。正如上述所分析的那樣，當(dāng)用超聲波來(lái)帶動(dòng)砂輪進(jìn)加工時(shí)，磨削溫度較低。當(dāng)磨削深度小于某一小深度時(shí)或者稍微達(dá)到某一特定深度時(shí)，磨削溫度就會(huì)快速增加。這取決于陶瓷材料餓脆性。由于陶瓷材料的脆性，陶瓷材料的塑性加工區(qū)域非常小。當(dāng)材料處于塑性加工狀態(tài)時(shí)，陶瓷就會(huì)發(fā)生微觀的結(jié)構(gòu)變形，磨削力也會(huì)變小。隨著磨削深度的不斷增加，參與磨削的磨料顆粒的數(shù)目也會(huì)增加，與此同時(shí)，接觸長(zhǎng)度也增加，如圖 5 所示。結(jié)果，磨削力增加，磨削溫度很快升高。隨著脆性斷裂和塑性剪切切削機(jī)理的綜合性能餓出現(xiàn)，磨削力就會(huì)下降；隨著磨削深度的增加，脆性斷裂的程度也增加，由磨削力增加而引起的磨削溫度的變化也趨于穩(wěn)定。當(dāng)工作臺(tái)速度較高時(shí)，磨削深度越深，磨削溫度增長(zhǎng)的越快，,磨削燒傷越容易發(fā)生。因此，在相同的加工條件下，對(duì)于避免磨削燒傷和保證磨削質(zhì)量而言，選擇合理的磨削深度、進(jìn)給速率都是很有意義的。隨著磨削速度的增加，單一磨料顆粒的最大切削厚度就會(huì)減小。磨削速度的增河南理工大學(xué)加可能會(huì)增加加熱功率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著磨削速度的增加最高溫度也增加。這兩方面的影響導(dǎo)致了磨削能量和特定的磨削能量保持不變或小幅的變化。因此磨削溫度的變化并不明顯。增加砂輪的轉(zhuǎn)速可以明顯降低磨削力，并且磨削溫度也不會(huì)顯著增加，因此，在一定范圍內(nèi)提高砂輪轉(zhuǎn)速對(duì)加工陶瓷材料是有益的。隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)速的不斷提高，單一磨料顆粒的切削厚度就會(huì)相應(yīng)的減小。磨削力和磨削能就會(huì)明顯增加，最終磨削溫度升高?？偨Y(jié):由超聲波振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的磨削其磨削溫度比由普通磨削裝置驅(qū)動(dòng)的磨削溫度低了將近 15 度，但是溫度場(chǎng)幾乎相同。進(jìn)給量和超聲功率是影響磨削溫度最重要的因素。砂輪速度和磨削深度都是次要影響因素。隨著磨削速度的增加，磨削溫度的變化并不明顯。隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)速的不斷提高，磨削溫度也升高。河南理工大學(xué)參考文獻(xiàn)【1】趙波、高國(guó)富等著.金剛石與磨料（英文版）.第 6 版 55-60 頁(yè).中國(guó).2008.【2】劉傳紹、趙波、焦峰.等著刀具（英文版）.第 40 版 6-9 頁(yè).中國(guó).2006.【3】趙波、高國(guó)富等著.現(xiàn)代磨削技術(shù).中國(guó)工業(yè)出版社.2003.【4】焦峰、趙波等著.智能電腦在工業(yè)中的應(yīng)用.第 29 版 130-136 頁(yè).2007.【5】薛進(jìn)學(xué)，趙波，焦峰.金剛石與磨料（英文版）.第 9 版 28-34 頁(yè).中國(guó).2009.河南理工大學(xué)河南理工大學(xué)出版發(fā)行 科學(xué)出版社 應(yīng)用力學(xué)和材料 42 卷 313 —316 頁(yè) 瑞士代碼:10.4208/www.sciientific.net/AMM.42.313研究橢圓超聲波振動(dòng)所帶動(dòng)的金剛石砂輪磨削納米陶瓷材料 ZrO2 的溫度作者：薛進(jìn)學(xué)，簡(jiǎn)介：籍貫：中國(guó),河南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教授，同濟(jì)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院兼職博士生導(dǎo)師；郵箱：xjx@mail.haust.eu.cn作者：趙波簡(jiǎn)介：籍貫：中國(guó),焦作，河南理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院關(guān)鍵詞：納米陶瓷，磨削溫度，橢圓修整，金剛石砂輪，超聲波振動(dòng)摘要：為了研究影響磨削溫度的加工方法,分別 用 傳統(tǒng)裝置和橢圓超聲波振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)兩種金剛石砂輪，用來(lái)磨相同的納米陶瓷材料。通過(guò)磨削實(shí)驗(yàn),進(jìn)行研究對(duì)比分析磨削溫度。結(jié)果表明,有橢圓超聲波振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的金剛石砂輪可以降低磨削溫。簡(jiǎn)介：工程陶瓷已經(jīng)發(fā)現(xiàn)廣泛地應(yīng)用磨削溫度會(huì)影響的加工精度、表面質(zhì)量和可靠性。于許多經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。因此,掌握和運(yùn)用不同加工條件對(duì)磨削溫度的影響規(guī)律可以控制磨削過(guò)程和提高加工質(zhì)量。試驗(yàn)條件:實(shí)驗(yàn)選用數(shù)控系統(tǒng)的超精密平面磨床和,270 #樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪。金剛石砂輪分別有傳統(tǒng)裝置和橢圓超聲波振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)傳統(tǒng)磨削和超聲磨削參數(shù)顯示在下表 1。類型 項(xiàng)目 參數(shù)金剛頂角 頂尖角 60 度河南理工大學(xué)磨削深度 5 微米/轉(zhuǎn)普通磨削參數(shù)進(jìn)給速度 0.030 毫米/轉(zhuǎn)研磨速度 45 轉(zhuǎn)/分鐘超聲功率 100 瓦超聲頻率 30000 赫茲冷卻液 需要研磨深度 2-20 微米/轉(zhuǎn)研磨速度 5.3-60 米/秒工作臺(tái)轉(zhuǎn)速 12-16 米/分鐘超聲波磨削參數(shù)冷卻液 不需要橢圓超聲振動(dòng)系統(tǒng):橢圓超聲振動(dòng)系統(tǒng)如圖 1 所示。它是根據(jù)共振機(jī)理而設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)包含兩個(gè)子系統(tǒng) ——子換能器系統(tǒng)和振動(dòng)系統(tǒng)。作為系統(tǒng)負(fù)荷的一部分，可以調(diào)整金剛石頂尖長(zhǎng)度使其達(dá)到系統(tǒng)共振點(diǎn)[1].共振頻率為 30000 赫茲，振幅為 10 微米。Diamon Grinding Wheel(金剛石砂輪)Vibration Switching Device (振動(dòng)轉(zhuǎn)換器)Ajusting Device(調(diào)整裝置)Transducer(傳感器)Ultrasonic Generator(超聲波發(fā)生器)工件的特點(diǎn):工件是用 HIP 的方法有納米材料 ZrO2 制成，HIP 是一種高溫等靜力壓制的方法。工件尺寸是 20X20X10(MM). 其力學(xué)性能見(jiàn)表 2參數(shù)維式硬度（Gpa彈性模量（Gpa抗彎強(qiáng)度（MPa斷裂韌度（MPa.m1/2）密度（g.cm-3）高溫導(dǎo)電性（M.K比熱（KG/K）泊松比河南理工大學(xué)） ） ） ）數(shù)值12 360 700 9.3 6.2 2.1 610 0.27磨削溫度試驗(yàn)方案:紅外熱像儀法和紅外輻射特性對(duì)環(huán)境以及其他因素都很敏感,因此我們將人工熱電偶測(cè)溫法線夾在試驗(yàn)中如圖2[2-3]所示。由熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)信號(hào)來(lái)至樣品，通過(guò)屏蔽導(dǎo)體放大并傳遞到數(shù)據(jù)采集卡PCI6014 ，通過(guò)放大器INV-4multi-purpose anti-mixes放大。然后將獲得的信號(hào)通過(guò)虛擬軟件平臺(tái)labview展示和處理的,最后獲得表層溫度場(chǎng)的分布。兩種磨削方法的磨削溫度特性:即使磨料粒子離開(kāi)磨削區(qū),磨削溫度下降仍然緩慢。這是因?yàn)樘沾刹牧吓c金屬材料截然不同，陶瓷材料具有儲(chǔ)熱性和較低的導(dǎo)熱性。在切削接觸區(qū)存在最高切削溫度。Fig.2 Grinding temperature testing scheme 圖 2 磨削溫度試驗(yàn)方案a) Temperature Acquisition 圖 A 溫度的獲得Workpiece 工件 b)Termocouple Wire 傳感線磨削層溫度分布:正如圖 3 所示。無(wú)論是有傳統(tǒng)裝置還是橢圓超聲波振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的砂輪,離切削區(qū)距離越近,溫度越高,溫度梯度越大,反之亦然。這兩種溫度相差 10 至 17 度，并且在相同的磨削參數(shù)下，溫度梯度很類似。其原因是,在超聲波加工系統(tǒng)下用金剛石砂輪 磨削所得到的菱形磨料顆粒的高度比在傳統(tǒng)磨削系統(tǒng)中所獲得的高,因此前有較大的法向前角,較小的磨削力和磨削熱，這就大大降低了磨削溫度。在相同的加工條件下加工相同的材料，溫度的梯度幾乎相同。Fig.3 Temperature Distribution 圖三，溫度場(chǎng)的分布河南理工大學(xué)Distance to Grinding Surfce[um] 橫坐標(biāo)：離磨削表層的距離 單位：微米。Grining Temperature T 磨削溫度 ED 超聲加工磨削 TD 傳統(tǒng)磨削 Grinding condition 超聲磨削條件，AP=不同加工方法對(duì)磨削溫度的影響:圖4顯示了：對(duì)由超聲波震所帶動(dòng)的金剛石砂輪磨削納米陶瓷材料ZrO2時(shí)，磨削參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響?；貧w分析結(jié)果表明：進(jìn)給量和超聲功率是影響磨削溫度最重要的因素。砂輪速度和磨削深度都是次要影響因素。其原因是,進(jìn)給量和超聲波功率對(duì)砂輪的形狀影響較大，并且對(duì)磨削所得到的菱形磨料顆粒的高度以及金剛石磨粒的鋒利度都有直接影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。磨削參數(shù)對(duì)磨削溫度的影響:從圖 5 可以看出：無(wú)論砂輪是由傳統(tǒng)裝置驅(qū)動(dòng)還是超聲波振動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)，磨削溫度與磨削深度也同樣存在著非線性的關(guān)系。正如上述所分析的那樣，當(dāng)用超聲波來(lái)帶動(dòng)砂輪進(jìn)加工時(shí)，磨削溫度較低。當(dāng)磨削深度小于某一小深度時(shí)或者稍微達(dá)到某一特定深度時(shí)，磨削溫度就會(huì)快速增加。這取決于陶瓷材料餓脆性。由于陶瓷材料的脆性，陶瓷材料的塑性加工區(qū)域非常小。當(dāng)材料處于塑性加工狀態(tài)時(shí)，陶瓷就會(huì)發(fā)生微觀的結(jié)構(gòu)變形，磨削力也會(huì)變小。隨著磨削深度的不斷增加，參與磨削的磨料顆粒的數(shù)目也會(huì)增加，與此同時(shí)，接觸長(zhǎng)度也增加，如圖 5 所示。結(jié)果，磨削力增加，磨削溫度很快升高。隨著脆性斷裂和塑性剪切切削機(jī)理的綜合性能餓出現(xiàn)，磨削力就會(huì)下降；隨著磨削深度的增加，脆性斷裂的程度也增加，由磨削力增加而引起的磨削溫度的變化也趨于穩(wěn)定。當(dāng)工作臺(tái)速度較高時(shí)，磨削深度越深，磨削溫度增長(zhǎng)的越快，,磨削燒傷越容易發(fā)生。因此，在相同的加工條件下，對(duì)于避免磨削燒傷和保證磨削質(zhì)量而言，選擇合理的磨削深度、進(jìn)給速率都是很有意義的。隨著磨削速度的增加，單一磨料顆粒的最大切削厚度就會(huì)減小。磨削速度的增河南理工大學(xué)加可能會(huì)增加加熱功率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著磨削速度的增加最高溫度也增加。這兩方面的影響導(dǎo)致了磨削能量和特定的磨削能量保持不變或小幅的變化。因此磨削溫度的變化并不明顯。增加砂輪的轉(zhuǎn)速可以明顯降低磨削力，并且磨削溫度也不會(huì)顯著增加，因此，在一定范圍內(nèi)提高砂輪轉(zhuǎn)速對(duì)加工陶瓷材料是有益的。隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)速的不斷提高，單一磨料顆粒的切削厚度就會(huì)相應(yīng)的減小。磨削力和磨削能就會(huì)明顯增加，最終磨削溫度升高?？偨Y(jié):由超聲波振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的磨削其磨削溫度比由普通磨削裝置驅(qū)動(dòng)的磨削溫度低了將近 15 度，但是溫度場(chǎng)幾乎相同。進(jìn)給量和超聲功率是影響磨削溫度最重要的因素。砂輪速度和磨削深度都是次要影響因素。隨著磨削速度的增加，磨削溫度的變化并不明顯。隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)速的不斷提高，磨削溫度也升高。河南理工大學(xué)參考文獻(xiàn)【1】趙波、高國(guó)富等著.金剛石與磨料（英文版）.第 6 版 55-60 頁(yè).中國(guó).2008.【2】劉傳紹、趙波、焦峰.等著刀具（英文版）.第 40 版 6-9 頁(yè).中國(guó).2006.【3】趙波、高國(guó)富等著.現(xiàn)代磨削技術(shù).中國(guó)工業(yè)出版社.2003.【4】焦峰、趙波等著.智能電腦在工業(yè)中的應(yīng)用.第 29 版 130-136 頁(yè).2007.【5】薛進(jìn)學(xué)，趙波，焦峰.金剛石與磨料（英文版）.第 9 版 28-34 頁(yè).中國(guó).2009.河南理工大學(xué)河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表指導(dǎo)教師： 劉傳紹 職稱： 教授 所在院（系）： 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 教研室（系、研究所）： 機(jī)制教研室 題 目 珩磨機(jī)珩磨頭的結(jié)構(gòu)學(xué)生姓名 李亞敏 專業(yè)班級(jí) 機(jī)制本 09-3班 學(xué)號(hào) 3209040103033一、 進(jìn)度情況說(shuō)明：目前已經(jīng)完成翻譯和實(shí)習(xí)報(bào)告，整體思路已經(jīng)清楚，目前正在做整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。二、階段性成果：1 開(kāi)題報(bào)告已完成；2 實(shí)習(xí)報(bào)告已完成；3 翻譯已完成；4 整體設(shè)計(jì)方案已定型。三、存在的主要問(wèn)題及解決方法：1 入手點(diǎn)不能確定；2 部分部件的設(shè)計(jì)不清楚，尤其是參數(shù)的選擇時(shí)，不同的參考書有不同的選擇方法，有的牽涉到計(jì)算才能選參數(shù)，有的不用計(jì)算直接選參數(shù)。。方法選擇有點(diǎn)亂。四、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)的完成進(jìn)展等方面的評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師： （簽名）年 月 日 湘 潭 大 學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書論文（設(shè)計(jì)）題目： 工程陶瓷材料珩磨加工珩磨頭的設(shè)計(jì) 學(xué)號(hào)： 姓名： 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 周后明 系主任： 周友行 一、主要內(nèi)容及基本要求珩磨加工是精密配合孔類加工的重要方法，隨著工程陶瓷材料的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)高性能陶瓷材料的珩磨加工將占有很大的比重，珩磨頭是珩磨加工工藝中必須使用的一種工具。本設(shè)計(jì)為工程陶瓷材料珩磨加工珩磨頭的設(shè)計(jì)，其主要技術(shù)指標(biāo)與要求如下： 1、珩磨頭的珩磨直徑范圍：200~250mm.； 2、珩磨頭的機(jī)體材料：45 號(hào)鋼； 3、珩磨頭的油石長(zhǎng)度：200mm； 4、整機(jī)形式：立式，要求構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低 5、符合 JB/9896-1999 等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)要求： 1、完成工程陶瓷材料珩磨加工珩磨頭的方案設(shè)計(jì)和選型論證； 2、珩磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制部件裝配圖和主要零件圖，圖紙總量折合成 A0，不少于 2 張 3、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，關(guān)鍵零件應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度和剛度計(jì)算，說(shuō)明書字?jǐn)?shù)不少于 1~5 萬(wàn)4、完成資料查閱和 3000 字的文獻(xiàn)翻譯 二、重點(diǎn)研究的問(wèn)題珩磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及相關(guān)強(qiáng)度校核。 三、進(jìn)度安排序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間1 查閱資料、調(diào)研 第 1，2 周2 制訂設(shè)計(jì)方案 第 3，4 周3 分析與計(jì)算 第 5，6 周4 繪部件裝配圖 第 7，8、9 周5 繪零件圖 第 10，11 周6 撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 12，13 周7 準(zhǔn)備答辯材料 第 14 周8 畢業(yè)答辯 第 15 周四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)1、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 2、機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 3、于思遠(yuǎn)，林彬. 工程陶瓷材料的加工技術(shù)及其應(yīng)用[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008. 4、袁哲俊，王先逵. 精密和超精密加工技術(shù)-第 2 版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007. 5、袁巨龍. 功能陶瓷的超精密加工技術(shù)[M]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000 6、王先逵. 精密加工技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007 7、王勇，賴思奇，郭磊. 基于 CAXA 軟件的珩磨頭三維造型設(shè)計(jì)[J]. 煤礦機(jī)械，2009，30（11）：230-231. 8、中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JB/9896-1999. 工程陶瓷材料珩磨加工珩磨頭的設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)是對(duì)珩磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),首先通過(guò)相關(guān)資料的查詢認(rèn)識(shí)了解珩磨機(jī)的工作原理，清楚其結(jié)構(gòu)組成；然后重點(diǎn)觀察現(xiàn)有珩磨頭的結(jié)構(gòu)，對(duì)特定型號(hào)的珩磨機(jī)掌握其運(yùn)動(dòng)參數(shù)的選擇原則、油石個(gè)數(shù)的選擇及分布原理、漲錐的設(shè)計(jì)技術(shù)要求以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)裝置等；最后了解現(xiàn)有珩磨頭結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，確定對(duì)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(jì)原理對(duì)各個(gè)具體零件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)，然后對(duì)個(gè)別零件進(jìn)行校核，使設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保磨削可靠運(yùn)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(guò)對(duì)本課題珩磨頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使書本知識(shí)和理論與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，加強(qiáng)了對(duì)機(jī)械零件、機(jī)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(shí)的理解，使自己能運(yùn)用書本知識(shí)設(shè)計(jì)出基本符合生產(chǎn)要求的零部件。在論文中我充分地運(yùn)用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識(shí)。進(jìn)行了研究，鞏固和深化，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)意圖。關(guān)鍵詞：珩磨頭；漲錐；進(jìn)給機(jī)構(gòu)；油石；THE STRUCTURE DESIGN OF THE HEAD OF A MACHINE HONINGABSTRACTThis 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;目錄前言 .........................................................I1 課題研究的目的及意義 .......................................I2 國(guó)內(nèi)外研究狀況 .............................................I3 課題研究基本設(shè)計(jì)思路和研究手段 ............................II第一章 精整加工技術(shù) ..........................................11.1 精整加工的范疇和特點(diǎn) .....................................11.2 精整加工機(jī)理 .............................................1第二章 普通珩磨 ..............................................32.1 珩磨加工原理 .............................................32.2 珩磨加工的特點(diǎn) ...........................................62.3 珩磨的切 削過(guò)程 ...........................................72.4 珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式 .........................................8第三章 珩磨頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .....................................133.1 珩磨油石 的選擇 ..........................................133.2 珩磨頭基體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................203.3 漲錐（微調(diào)錐芯）設(shè)計(jì) ....................................233.4 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì) ............................................253.5 手動(dòng)進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì) ......................................25第四章 珩磨用量的選擇 .......................................284.1 切削速度與網(wǎng)紋交叉角 ....................................284.2 珩磨油石壓力 ............................................304.3 擴(kuò)漲進(jìn)給速度的選擇 ......................................324.4 工作行程的計(jì)算與調(diào)整 ....................................324.6 珩磨前工序要求 ..........................................344.7 珩磨液的選擇 ............................................34第五章 珩磨頭結(jié)構(gòu)薄弱零件的校核 .............................375.1 零件 3 圓柱銷扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的校核 ..............................375.2 零件 11 六角頭沉頭螺釘強(qiáng)度的校核 .........................38結(jié)束語(yǔ) ......................................................41致謝 ........................................................42參考文獻(xiàn) ....................................................43I前言1 課題研究的目的及意義本課題要求設(shè)計(jì)珩磨機(jī)珩磨頭的結(jié)構(gòu)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門所需的多品種、多功能、高精度、高質(zhì)量、高度自動(dòng)化的技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā)與制造，促進(jìn)了先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展。磨削尤其是珩磨加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要領(lǐng)域，是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中實(shí)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(wèn)題的獨(dú)立工作能力，以深化對(duì)知識(shí)的了解，并開(kāi)闊眼見(jiàn)。二、樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書等工具，加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的實(shí)際操作能力。四、養(yǎng)成向老師、同學(xué)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(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門所需求的多品種、多功能、高精度、高品質(zhì)、高度自動(dòng)化的技術(shù)裝備的開(kāi)發(fā)和制造，促進(jìn)了先進(jìn)自找技術(shù)的發(fā)展。磨削加工技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)中大的重要領(lǐng)域，是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中實(shí)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(jī)械加工的 30%-40%。在金屬切削機(jī)床的 11 個(gè)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(rèn)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(shí)，為以后的再深造作好準(zhǔn)備。2 國(guó)內(nèi)外研究狀況國(guó)內(nèi)：磨削加工技術(shù)是利用磨粒去除材料的加工方法。用磨料去除材料的加工II是人類最早使用的生產(chǎn)工藝方法。18 世紀(jì)中期出現(xiàn)第一臺(tái)外圓磨床，用石英石、石榴石等天然磨料敲鑿成磨具，進(jìn)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(jì) 40 年代末期，人造金剛石問(wèn)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(kuò)大。解放前，我國(guó)磨床工業(yè)及磨料工業(yè)幾乎一片空白。上海亞中機(jī)械廠（今上海第三機(jī)床廠）于 1944 年制造出我國(guó)第一臺(tái)外圓磨床。解放后，我國(guó)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(jì)制造、磨床磨具研究、制造專業(yè)的?？茖W(xué)技術(shù)隊(duì)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(kāi)發(fā)了各種磨具。1963 年成功合成出我國(guó)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(guó)對(duì)高速磨削的研究已有多年歷史，在 70 年代末期便進(jìn)行了80mm/s、120 mm/s 的磨削工藝實(shí)驗(yàn)；前幾年，也計(jì)劃開(kāi)展 250mm/s 的磨削研究。國(guó)外：當(dāng)今高速高效磨削、超高速磨削在歐洲、美國(guó)和日本等一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快，比如德國(guó)的 Aachen 大學(xué)、美國(guó)的 Connecticut 大學(xué)等，有的在實(shí)驗(yàn)室完成了速度為 250 mm/s、350 mm/s、400 mm/s 的實(shí)驗(yàn)。據(jù)報(bào)道，德國(guó)Aachen 大學(xué)正在進(jìn)行目標(biāo)為 500mm/s 的磨削試驗(yàn)研究。在磨削方面，日本已有200mm/s 的磨床在工業(yè)中應(yīng)用。3 課題研究基本設(shè)計(jì)思路和研究手段基本設(shè)計(jì)思路：根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求，查閱相關(guān)資料，了解觀察現(xiàn)有珩磨機(jī)珩磨頭的結(jié)構(gòu)，了解其不足之處并與自己的設(shè)計(jì)要求相結(jié)合，培養(yǎng)感性認(rèn)識(shí)，為后期設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。充分利用學(xué)?，F(xiàn)有資源，在圖書館查閱珩磨機(jī)珩磨頭的結(jié)構(gòu)，并向老師請(qǐng)教其工作原理及相關(guān)零部件的性能、工作要求等。1第一章 精整加工技術(shù)1.1 精整加工的范疇和特點(diǎn)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(diǎn)精整加工可以獲得比一般機(jī)械加工更高的加工精度。其特點(diǎn)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(zhǔn)確性。為了實(shí)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(yuǎn)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(duì)運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜。諸如交叉切削運(yùn)動(dòng)（如珩磨加工）和相對(duì)振動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)（超精加工） 。精整加工所需的磨具不需修整。而是通過(guò)壓力進(jìn)給切削可通過(guò)各種加壓方式進(jìn)行控制，使其從粗加工到精加工得到自動(dòng)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(dòng)磨削及珩磨可以加工凹部及工件內(nèi)表面異形孔，多角形等表面。1.2 精整加工機(jī)理精整加工是一種選擇壓力作用點(diǎn)的加工方法。當(dāng)工具與工件在一定寬度上接2觸，施加壓力后，自動(dòng)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(duì)方引導(dǎo)而同時(shí)逐步提高精度，即使工件多少存在誤差，由于加工過(guò)程中工具上的誤差點(diǎn)也被切除，提高了加工精度，故與一般強(qiáng)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(shí)間需較長(zhǎng)的加工時(shí)間。就起加工精度而言，用細(xì)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(jìn)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(jìn)行，其加工余量很?。ㄒ话銥?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(dòng)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(dá) 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(rùn)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(jī)油，并經(jīng)嚴(yán)格過(guò)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(guò) 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(shí)采取將超精加工分為粗精兩階段，粗加工時(shí)用較粗粒度的磨條、較大轉(zhuǎn)速和磨條壓力，精加工時(shí)取較小的值。3第二章 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(duì)精加工表面進(jìn)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(dá) 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(zhǎng)度約為孔長(zhǎng) 1／3～3／4 的油石，在珩孔時(shí)既旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又往返運(yùn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)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(jí)，表面 粗糙 度可達(dá) 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(yùn)動(dòng)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(shí)常需用大量切削液，如煤油或內(nèi)加少量錠子油，有時(shí)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(zhǎng)度方向延伸的細(xì)長(zhǎng)體，它至少包括一側(cè)面開(kāi)口部分，一可作徑向運(yùn)動(dòng)的磨具組件位于側(cè)面開(kāi)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(duì)于珩磨體軸線成銳角取向的各隔開(kāi)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(duì)軸向運(yùn)動(dòng)但不阻止之間的相對(duì)徑向運(yùn)動(dòng)，操作器元件位于通道中可以在其中作軸向運(yùn)動(dòng)，該操作元件具有相對(duì)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(duì)磨具組件在一個(gè)方向的軸向運(yùn)動(dòng)將產(chǎn)生該磨具組件徑向向外的運(yùn)動(dòng)。2.1 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(kāi)機(jī)構(gòu)（有旋轉(zhuǎn)式和推進(jìn)式兩種）將油石沿徑向漲開(kāi), 使其壓向工件孔壁, 以便產(chǎn)生一定的面接觸。同時(shí)使珩磨頭旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng), 零件不動(dòng); 或珩磨頭只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 工件往4復(fù)運(yùn)動(dòng), 從而實(shí)現(xiàn)珩磨。圖一珩磨運(yùn)動(dòng)及其切削軌跡。2. 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), 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)使衡磨頭上的每一個(gè)磨粒在孔壁上的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(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長(zhǎng)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(shí), 珩磨前要很好地修整油石, 以確?？椎木?。562.2 珩磨加工的特點(diǎn)1.加工精度高：特別是一些中小型的光通孔，其圓柱度可達(dá) 0.001mm 以內(nèi)。一些壁厚不均勻的零件,如連桿,其圓度能達(dá) 0.002mm。對(duì)于大孔(孔徑在 200mm 以內(nèi)),圓度也可達(dá) 0.005mm, 如果沒(méi)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(shí)支撐砂輪的軸承位于被珩孔之外, 會(huì)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(rùn)滑油的存儲(chǔ)及油膜的保持。有較高的表面支承率（孔與軸的實(shí)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(gè)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(wú)熱損傷和變質(zhì)層，變形小。珩磨加工面幾乎無(wú)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(duì)速度。因而會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生高溫, 會(huì)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(tái)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shí)也提高了珩磨加工的效率。72.3 珩磨的切削過(guò)程1. 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, 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。2. 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)給珩磨一定時(shí)間。83. 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)給珩磨, 提高孔的精度和表面粗糙度。2.4 珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式珩磨頭的結(jié)構(gòu)對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有很大的影響。對(duì)珩磨頭的要求是：油石能在徑向均勻的漲縮，對(duì)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(dāng)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(shí)，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(shí)，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(lái)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(dāng)漲芯錐體移動(dòng)時(shí)，油石便可漲開(kāi)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(jìn)給漲錐接觸，中間不用定銷與過(guò)渡板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，進(jìn)給系統(tǒng)剛性好。磨頭的外徑尺寸應(yīng)以被加工孔徑為準(zhǔn)，當(dāng)油石處于收縮狀態(tài)時(shí)，磨頭外徑比被加工孔徑小，以便磨頭進(jìn)入或退出工件孔；當(dāng)油石處于最大漲開(kāi)位置時(shí)，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(shí)在磨頭體圓周上嵌有導(dǎo)向條，它與油石相間排列。當(dāng)磨頭進(jìn)入工件孔時(shí)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(shí)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(shí)，磨頭與油石座成為一體，使?jié)q芯與磨頭體在整個(gè)長(zhǎng)度上為接觸面，以增強(qiáng)剛度。91).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(duì)稱分布，寬度大的導(dǎo)向條用來(lái)承受油石產(chǎn)生的徑向力和切向力的合力（合力通過(guò)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)向條可以做成鑲嵌式或用電鍍法將金剛石微粉鍍?cè)谀ヮ^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(kāi)軸瓦式珩磨頭。由兩個(gè)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(kuò)漲進(jìn)給是通過(guò)楔形漲芯作用于兩個(gè)半圓軸瓦的斜面上，縮回是靠軸向兩端的兩個(gè) 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(diǎn)的焊條焊接于磨頭表面。油石長(zhǎng)度為一般珩磨頭所選10用油石長(zhǎng)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(zhǎng)。3）.可調(diào)整的整體珩磨頭，在大量生產(chǎn)中用著這種準(zhǔn)珩磨頭來(lái)加工高精度的孔?？椎男螤钫`差可達(dá) 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(dá) 0.2 微米。磨頭體為一整體套筒，兩邊對(duì)稱開(kāi)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(gè)磨頭體長(zhǎng)生彈性變形而調(diào)整到預(yù)定的尺寸。早加工過(guò)程中沒(méi)有漲縮運(yùn)動(dòng)，因此可以看作是一種成型工具。使用這種珩磨頭的機(jī)床，一般多為立式多軸多工位珩磨機(jī)。珩磨頭與主軸間是剛性聯(lián)接，工件夾具設(shè)計(jì)成浮動(dòng)形式。珩磨頭的運(yùn)動(dòng)與一般珩磨頭運(yùn)動(dòng)不同，磨頭一方面作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，一方面徑向快速接近工件，軸向工作進(jìn)給（進(jìn)給速度為 1-1.5m/min）,快速退回。一個(gè)工作循環(huán)即可完成。3.大孔珩磨頭主要用于大孔徑的珩磨加工，圖二為大孔條式珩磨頭，凸環(huán)圖二：大孔條式珩磨頭11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（如圖三）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(cè)量等特點(diǎn)?？赏瓿梢话沌衲スに嚭推脚_(tái)網(wǎng)紋珩磨技術(shù)等工作，產(chǎn)品規(guī)格有 φ8 到 φ400 不等，也可根據(jù)用戶要求制作各種非標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。 超硬材料珩磨油石是機(jī)械制造業(yè)中裝在特種磨床---珩磨機(jī)上加工各種發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(jì)效益好等特點(diǎn)，可以滿足高精度珩磨工藝和平臺(tái)網(wǎng)紋珩磨技術(shù)的要求，已在汽車、拖拉機(jī)、冰箱壓縮機(jī)、 縫紉機(jī)、氣動(dòng)液壓件等行業(yè)廣泛使用。2）.錐孔珩磨頭 如圖四)錐形軸 5 與磨頭體 4 通過(guò)鍵 2 帶動(dòng)而一起旋轉(zhuǎn)，同時(shí)磨頭體又帶動(dòng)油石座與油石作旋轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)（錐形心軸不作往復(fù)運(yùn)動(dòng)） 。因油石座與油石是沿錐形心軸的錐面上移動(dòng)的，并且要求錐形心軸在軸向無(wú)竄動(dòng)，因此，工件孔的錐度精度取決于錐形心軸的錐度。12圖三 盲孔珩磨頭1-油石；2-導(dǎo)向條；3-擴(kuò)漲錐心；4-磨頭體；5-彈簧;圖四 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； 13第三章 珩磨頭結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 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(jiān)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。除金剛石外，天然磨料的性能都不太穩(wěn)定，不過(guò)仍有其使用價(jià)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14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(jì)測(cè)定各種磨料的硬度。磨料的另一重要性能是韌性或體積強(qiáng)度?？筛淖?cè)夏? 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的混合量、純度、粒度和晶體結(jié)構(gòu)等來(lái)控制這一性能，以適合于各種應(yīng)用。因此要求所選磨料應(yīng)具有以下基本性質(zhì)：①較高的硬度，一般應(yīng)高于被加工材料；②適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，在磨粒切刃還鋒利時(shí)能承受切削力而不碎裂，當(dāng)切刃磨鈍到一定程度時(shí)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(qiáng)度；④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(cè)》第二冊(cè) P12-137 頁(yè)，表 12-88 知應(yīng)選用人造金剛石。2）.粒度的選用。15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(zhǎng)表示。對(duì)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(shí)驗(yàn)室常用的測(cè)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(cè)定 250～0.038mm 的物料粒度。實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)套篩的測(cè)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(cè)定小于 0.074mm 物料的粒度；③顯微鏡法，能逐個(gè)測(cè)定顆粒的投影面積，以確定顆粒的粒度，光學(xué)顯微鏡的測(cè)定范圍為 150～0.4μm，電子顯微鏡的測(cè)定下限粒度可達(dá) 0.001μm 或更小。磨料粒度對(duì)加工表面質(zhì)量和加工效率影響很大，選擇時(shí)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(duì)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)選用 w40 以下。查<<機(jī)械工程手冊(cè)》第二冊(cè) P2-168 頁(yè)，表 2.7-3 粒度號(hào)及對(duì)應(yīng)工稱尺寸和適用范圍（GB2477-83）及《金屬切削手冊(cè)》第二冊(cè) P12-137 表 12-83，油石粒度選擇原則，綜合得出選用粒度號(hào) 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16應(yīng)。在磨削過(guò)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(dòng)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(guò)一定硬度級(jí)的油石與特定的工件材料在即定的工藝條件下進(jìn)行磨削時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的磨削現(xiàn)象。當(dāng)珩磨硬度較高的材料時(shí)，油石磨粒容易磨鈍，需要被磨鈍的磨粒較快地自動(dòng)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(shí)，磨粒不易磨鈍，把持磨粒的結(jié)合劑不易過(guò)早的破裂，所以就要采用較硬的油石，使磨粒一直堅(jiān)持到磨鈍為止。如果油石硬度選擇過(guò)硬，在磨削過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)堵塞和粘屑現(xiàn)象。如果油石選擇的過(guò)軟，則磨粒未能發(fā)生磨削作用時(shí)，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(shí)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(shí)應(yīng)選用較軟的油石，而材料硬度低，表面粗糙度值低時(shí)，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(diǎn)鐵斑時(shí),實(shí)質(zhì)已產(chǎn)生了高硬度點(diǎn). 這是一種特殊的硬度不均勻的表現(xiàn),用它來(lái)加工時(shí) ,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(lái)低硬度和低強(qiáng)度硬度過(guò)高 加工時(shí)油石易發(fā)生斷裂組織過(guò)松 不但強(qiáng)度降低 且加工效率和耐用度也會(huì)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(guó)家從二十世紀(jì)六十年代以來(lái)投資數(shù)千萬(wàn)元來(lái)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(qiáng)、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(jiàn)到任何成功報(bào)導(dǎo)。對(duì)于超精油石的硬度均勻性 絕大多數(shù)人認(rèn)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(gè)要求確實(shí)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(shuō) 硬度均勻性控制在 10 度左右是可能的 3---5 度不易達(dá)到17差值過(guò)大對(duì)加工質(zhì)量有顯著影響。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K～M D～J 樹(shù)脂淬硬合金鋼F～H D～G 陶瓷N～Y D～L 樹(shù)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(zhǔn)確、均一，在一組油石內(nèi)各點(diǎn)硬度偏差要求在一小級(jí)內(nèi)。精密珩磨用油石則要求小于 半小級(jí)。如果硬度過(guò)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(shí)，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(jī)械工程手冊(cè)》第二冊(cè)，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(shù)脂結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑及金屬結(jié)合劑。樹(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(qiáng)度較高，耐熱性能好，切削鋒利，磨削效率高，磨削過(guò)程中不易發(fā)熱和堵塞，熱膨脹量小，易控制加工精度，且容易修整。陶瓷結(jié)18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(qiáng)度高，耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)、形狀保持性好，能承受較大的負(fù)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(shù)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(qiáng)度較高，可承受大負(fù)荷，壽命長(zhǎng)，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(guò)程中能否正常工作來(lái)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(duì)加工精度的影響，還能提高珩磨效率。但也要考慮切削液能否充分注入和切屑是否易于排除。當(dāng)工件孔中有鍵槽或有徑向孔時(shí)，這時(shí)的油石寬度19必須大于鍵槽寬度和徑向孔的直徑，在此時(shí)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(zhǎng) x 寬 x 高)，一般情況為了使油石安裝穩(wěn)定選用截?cái)嗝鏋殚L(zhǎng)方形的油石，當(dāng)珩磨大直徑孔時(shí)，可選用截面為正方形的油石，以便延長(zhǎng)油石使用壽命。油石長(zhǎng)度的選擇。油石長(zhǎng)度 z 的選擇與工件孔的長(zhǎng)度 L 有關(guān)，油石過(guò)短會(huì)降低珩磨效率，油石過(guò)長(zhǎng)則影響孔的圓柱度。油石長(zhǎng)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(dāng)減少油石寬度，如果能保持油石寬度占孔周長(zhǎng)的 0.15-0.28，可獲得較高的珩磨效率，并能減少孔的變形。當(dāng)工件孔有幾處薄壁時(shí)，應(yīng)避免各條油石同時(shí)處于各局部薄壁位置。當(dāng)工件有單、雙槽或橫向孔時(shí)，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(yuǎn)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(jī)械工程手冊(cè)》第二冊(cè)，表 2.8-6 和 JB/9896-1999 表 1 珩磨油石的數(shù)量和寬度的選擇如下圖珩磨頭直徑 油石數(shù)量 油石寬度＜20 1-4 1-620-50 2-6 3-1050-150 3-8 5-15150-250 5-10 9-20＞250 ＞8 ＞1220綜合考慮各種因素最終選擇和由論文給定已知參數(shù)珩磨頭的研磨直徑范圍為200mm~250mm,故油石數(shù)量為 9；油石寬度為 15mm；油石長(zhǎng)度為 200mm。3.2 珩磨頭基體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)它是珩磨頭的主體或基礎(chǔ)件，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和珩磨油石的利用率，并要求澆珩磨液容易進(jìn)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(lái)確定，被加工孔徑小于 25mm 時(shí)，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(shí)，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。2). 珩磨頭基體工作部分長(zhǎng)度。取決于加工孔的長(zhǎng)度。深孔珩磨油石長(zhǎng)度一般大于 150mm，宜采用二、三節(jié)漲錐。21綜合考慮后選取珩磨頭基體工作部分長(zhǎng)度為 238mm.3） ．油石槽數(shù) n。槽數(shù)太多會(huì)降低基體強(qiáng)度，槽數(shù)太少，會(huì)降低生產(chǎn)效率，且孔的尺寸精度將受到一定影響。一般按下表選擇。基體油石槽數(shù)的選擇 摘至《現(xiàn)代磨削技術(shù)》被加工孔徑(mm)＜8 8-16 16-25 25-75 75-200 200-500基體上槽數(shù)，n2 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(zhǎng)度 L 和寬度 B。基體上油石的長(zhǎng)度和寬度主要取決于油石長(zhǎng)度和寬度。油石長(zhǎng)度 L 不宜太長(zhǎng)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(qiáng)度，在油石槽兩頭設(shè)計(jì)兩個(gè)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(kāi)角為 40°—50°的方牙螺紋槽。由以上的綜合設(shè)計(jì)出珩磨頭基體的結(jié)構(gòu)如下。22由于加工材料是工程陶瓷材料，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(wú)需再開(kāi)。3.3 漲錐（微調(diào)錐芯）設(shè)計(jì)漲錐是用于支撐珩磨油石座或珩磨油石的，通過(guò)它的軸向移動(dòng)來(lái)擴(kuò)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(shí)，油石外徑應(yīng)小于被加工孔珩磨前的孔徑，以便于進(jìn)入和退出。珩磨油石極限擴(kuò)漲量應(yīng)大于油石有效磨料厚度。即油石座漲開(kāi)后的外徑加上油石使用后的報(bào)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(kuò)漲或收縮是通過(guò)錐芯相對(duì)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(kuò)漲或收縮，是依靠錐芯相對(duì)于珩磨油石基體的斜面作軸向運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)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(kuò)漲的一致，對(duì)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(qiáng)度外，還要保證珩磨油石在擴(kuò)漲或收縮至極限時(shí)，錐芯仍保留一半油石長(zhǎng)度在錐芯錐面上支撐著，23其值可通過(guò)計(jì)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(shí)，錐芯斜面角應(yīng)在 2°-2°30，加工直徑在 10-20mm 孔徑時(shí)，錐芯斜面角應(yīng)在 3°或 3°30′。錐芯斜角過(guò)小，影響油石快速進(jìn)給或縮回，影響微量進(jìn)給，且加工效率低，油石利用率低。斜角過(guò)大時(shí)會(huì)使油石進(jìn)給時(shí)擴(kuò)漲過(guò)猛，雖能提高效率，但會(huì)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。3.4 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)為了防止珩磨油進(jìn)出孔時(shí)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(shí)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(zhǎng)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24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(qiáng)度和硬度，選用 CrWMn、CrMn、9SiCr 或 T8A 材料，要求硬度達(dá)到 62HRC。3.5 手動(dòng)進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)2526手動(dòng)進(jìn)給裝置的工作原理：轉(zhuǎn)動(dòng)手柄 16，在手柄的帶動(dòng)下螺紋調(diào)整軸套 17開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有兩種運(yùn)動(dòng)的可能：其一，軸承座一移動(dòng)，然后帶動(dòng)軸承 25、緊定螺釘 23、連接板 1 移動(dòng)，但是由于軸承擋圈 22 和支持軸 20 的存在(與機(jī)床床身相連，在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是相對(duì)固定的零件，不會(huì)發(fā)生移動(dòng))，使得這種運(yùn)動(dòng)不可能發(fā)生。其二，螺紋軸套 17 自身移動(dòng)，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(dòng)，同時(shí)軸承也向下移動(dòng)，軸承的移動(dòng)使得傳動(dòng)軸 13 也向相同的方向運(yùn)動(dòng)，由于傳動(dòng)軸 13 是穿在連接軸 28 內(nèi)的，所以帶動(dòng)連接軸 28 一起移動(dòng)，而連接軸 28 又是通過(guò)螺紋與零件 30 連接桿相連的，所以可將運(yùn)動(dòng)傳遞給零件 30 連接桿，同時(shí)連接桿 30 的另一端與漲錐 6 通過(guò)螺紋連接，于是運(yùn)動(dòng)就可有連接桿 30 傳遞給漲錐 6，漲錐 6 的移動(dòng)帶動(dòng)圓柱銷 3 徑向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)油石的擴(kuò)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(kuò)漲或收縮的穩(wěn)定性。珩磨頭的浮動(dòng)是有 31 滾子實(shí)現(xiàn)的，在進(jìn)給量，壓力轉(zhuǎn)速等都選定以后，主軸帶動(dòng)安裝體 12 轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)六角頭沉頭螺釘將運(yùn)動(dòng)傳遞給 30 傳動(dòng)架，由于傳動(dòng)架 30 與 9 調(diào)整安裝周是通過(guò)滾子 31 連接的，從而實(shí)現(xiàn)了珩磨頭的浮動(dòng)加工。27第四章 珩磨用量的選擇4.1 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(dòng)合成的。它影響到工件表面質(zhì)量和加工生產(chǎn)率,但是對(duì)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(shí),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(yùn)動(dòng) 增加, 表面粗糙度變差。加工灰鑄鐵時(shí), 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(shí),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(shí),旋轉(zhuǎn)速度的增加才會(huì)使工件表面粗糙度相應(yīng)地得到改善而往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度增加時(shí),則不論何種牌號(hào)的鋼材,表面粗糙度都 會(huì)變壞。加工球墨鑄鐵時(shí),切削速度不宜過(guò)高。生產(chǎn)實(shí)踐證明, 珩磨不同材料時(shí)切削速度可按下表選擇。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(yùn)動(dòng)軌跡是兩條交叉成一角度的螺旋線。無(wú)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28稱為切削交叉角見(jiàn)圖。通常,珩磨機(jī)都提供了一個(gè)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(shí), 根據(jù)沖程長(zhǎng)度來(lái)選擇和調(diào)整沖程速度。但在實(shí)際應(yīng)用時(shí), 有些零件如摩托車的汽缸等往往對(duì)交叉角提出明確要求, 這時(shí)就要利用圖的計(jì)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(lái)滿足交叉角口的。要求。切削速度對(duì)工件加工精度雖然沒(méi)有直接影響, 但對(duì)表面粗糙度有一定影響。在油石粒度選定情況下, 適當(dāng)提高回轉(zhuǎn)速度?；蜻m當(dāng)降低沖程速度, ,都可使交叉角減小, 從而適當(dāng)改善表面粗糙度。實(shí)際應(yīng)用時(shí), 也常利用此方法來(lái)滿足所要求的表面粗糙度。一般孔徑珩磨切削速度與網(wǎng)紋夾角材料 硬度 HRC 加工性質(zhì) 圓周速度 v(m／min)往復(fù)速度Va(m／min)交叉角（°）15-50 光珩 33-60 15-35 15鑄鐵50-65 光精珩 20-33 15-35 2015-35 精珩 25-30 10-25 3035-50 粗精珩 18-25 10-25 45碳鋼及合金鋼50-65 粗珩、平頂珩15-18 10-25 60有色金屬 粗珩、強(qiáng)力珩50-70 10-20 75-90此外圓周速度 v 和往復(fù)速度 Va，根據(jù)被加工材料的磨削性能來(lái)確定，脆性大的材料，兩種速度可取大一些；韌性大的材料，兩種速度可取小一些。珩磨速度亦因設(shè)備和珩磨工藝的情況變化而變化，在很大程度上取決于珩磨油石的質(zhì)量和對(duì)工件的適應(yīng)情況。29在珩磨加工中，切削交叉角對(duì)切削量和珩磨油石磨損量以及表面粗糙度影響較大。增加切削交叉角，比磨石減量隨著增加。當(dāng)然，被加工面粗糙度也隨著變粗。這是因?yàn)樵阽衲デ邢鬟^(guò)程中，保持珩磨油石的銳利是靠加工表面粗糙度來(lái)修整，只有銳利的珩磨油石切削量才能提高，而油石要銳利就必然要磨損。當(dāng)切削交叉角為 0°時(shí)，切削效率低 ；當(dāng)切削交叉角為 90°時(shí)，珩磨油石磨損大，加工表面粗糙度粗 ，這樣反而使切削量不大。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)切削交叉角為 45°左右時(shí)切削量最大。因此，在珩磨加工中，要提高生產(chǎn)率應(yīng)采用 45°左右的切削交叉角 ，在精加工中可采用 20-30°。由于加工的材料為陶瓷，脆性較大且表面粗糙度值要求小，因此選