珩磨基本工艺原理简介及盲孔珩磨技巧.doc

珩磨工艺原理简介及盲孔加工技巧上海善能机械有限公司 熊元一 郭建忠 侯军丽 李贵贤Abstract：Honing process has been widely used both at home and abroad. In order to increase the awareness of honing process，the paper mainly explains what the honing process is and what benefits the honing process will bring to us. In particular，the paper also introduces the honing techniques of blind holes，which will greatly help those who have been encountered with the problems in honing blind holes.一、 珩磨工艺简介 珩磨工艺是磨削加工一种特殊形式，又是精加工中一种高效加工办法。这种工艺不但能去除较大加工余量，并且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度有效加工办法。珩磨是一种以被加工面作为导向定位面，在一定进给压力下，通过工具（油石）和零件相对运动去除余量，其切削轨迹为交叉网纹高效、精密加工工艺。1. 珩磨加工特点：1. 1加工精度高：特别是某些中小型通孔，其圆柱度可达 0.001mm 以内。某些壁厚不均匀零件,如连杆,其圆度能达到0.002mm。对于大孔(孔径在200mm以上),圆度也可达 0.005mm，如果没有环槽或径向孔等,直线度达到 0.01mm/1m 以内也是有也许。珩磨比磨削加工精度高，磨削时支撑砂轮轴承位于被珩孔之外，会产生偏差，特别是小孔加工，磨削比珩磨精度更差。珩磨普通只能提高被加工件形状精度，要想提高零件位置精度，需要采用某些必要办法。如用面板改进零件端面与轴线垂直度 (面板安装在冲程托架上，调节使它与旋转主轴垂直，零件靠在面板上加工即可)。1.2 表面质量好：表面为交叉网纹，有助于润滑油存储及油膜保持。有较高表面支承率（孔与轴实际接触面积与两者之间配合面积之比），因而能承受较大载荷，耐磨损，从而提高了产品使用寿命。珩磨速度低（是磨削速度几十分之一），且油石与孔是面接触，因而每一种磨粒平均磨削压力小，这样珩磨时，工件发热量很小，工件表面几乎无热损伤和变质层，变形小。 珩磨加工面几乎无嵌砂和挤压硬质层。 磨削比珩磨切削压力大，磨具和工件是线接触，有较高相对速度。因而会在局部区域产生高温，会导致零件表面构造永久性破坏。1.3 加工范畴广：重要加工各种圆柱形孔：通孔，轴向和径向有间断孔，如有径向孔或槽孔、键槽孔、花键孔，盲孔，多台阶孔等。此外，用专用珩磨头，还可加工圆锥孔，椭圆孔等，但由于珩磨头构造复杂，普通不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体，但其去除余量远远不大于内圆珩磨余量。珩磨几乎可以加工任何材料，特别是金刚石和立方氮化硼磨料应用，进一步拓展了珩磨运用领域，同步也大大提高了珩磨加工效率。 1.4切削余量少：为达到图纸所规定精度，采用珩磨加工是所有加工办法中去除余量至少一种加工办法在珩磨加工中，珩磨工具是以工件作为导向来切除工件多余余量而达到工件所需精度珩磨时，珩磨工具先珩工件中需去余量最大地方，然后逐渐珩去别的需去除余量最大地方，直至珩至需去除余量至少地方小最后尺寸大1. 5纠孔能力强：由于别的各种加工工艺方面存在局限性，致使在加工过程中会浮现如下某些加工缺陷如：失圆、喇叭口、波纹孔、尺寸小、腰鼓形、锥度、镗刀纹、铰刀纹、彩虹状、孔偏及表面粗糙度等Out of Round 失圆Bellmouth 喇叭口Waviness 波纹孔Undersize 尺寸小Barrel 腰鼓形Taper 锥度Boring Marks镗刀纹Reamer Chatter 铰刀纹Rainbow彩虹状Misalignment 串联孔不同轴采用珩磨工艺加工可以通过去除至少加工余量而极大地改进孔和外圆尺寸精度、圆度、直线度、圆柱度和表面粗糙度 2. 珩磨加工原理: 2.1 珩磨是运用安装于珩磨头圆周上一条或多条油石，由涨开机构（有旋转式和推动式两种）将油石沿径向涨开，使其压向工件孔壁，以便产生一定面接触。同步使珩磨头旋转和往复运动，零件不动；或珩磨头只作旋转运动，工件往复运动，从而实现珩磨。 2.2 在大多数状况下，珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动 。这样，加工时珩磨头以工件孔壁作导向。因而加工精度受机床自身精度影响较小，孔表面形成基本上具备创制过程特点。所谓创制过程是油石和孔壁互相对研、互相修整而形成孔壁和油石表面。其原理类似两块平面运动平板互相对研而形成平面原理。珩磨时由于珩磨头旋转并往复运动或珩磨头旋转工件往复运动，使加工面形成交叉螺旋线切削轨迹，并且在每一往复行程时间内珩磨头转数不是整数，因而两次行程间， 珩磨头相对工件在周向错开一定角度，这样运动使珩磨头上每一种磨粒在孔壁上运动轨迹亦不会重复。此外，珩磨头每转一转，油石与前一转切削轨迹在轴向上有一段重叠长度，使先后磨削轨迹衔接更平滑均匀。这样，在整个珩磨过程中，孔壁和油石面每一点互相干涉机会差不多相等。因而，随着珩磨进行孔表面和油石表面不断产生干涉点，不断将这些干涉点磨去并产生新更多干涉点，又不断磨去，使孔和油石表面接触面积不断增长，互相干涉限度和切削作用不断削弱，孔和油石圆度和圆柱度也不断提高，最后完毕孔表面创制过程。为了得到更好圆柱度,在也许状况下,珩磨中经常使零件掉头，或变化珩磨头与工件轴向互相位置。 需要阐明一点：由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼等磨料，加工中油石磨损很小，即油石受工件修整量很小。因而，孔精度在一定限度上取决于珩磨头上油石原始精度。因此咱们用金刚石和立方氮化硼油石时，珩磨前要较好地修整油石，以保证孔精度。 3. 珩磨切削过程： 3.1 定压进给珩磨:定压进给中，进给机构以恒定压力压向孔壁，分三个阶段。 第一种阶段是脱落切削阶段，这种定压珩磨，开始时由于孔壁粗糙，油石与孔壁接触面积很小，接触压力大，孔壁凸出某些不久被磨去。而油石表面因接触压力大，加上切屑对油石粘结剂磨耗，使磨粒与粘结剂结合强度下降，因而有磨粒在切削压力作用下自行脱落，油石面即露出新磨粒，此即油石自锐。 第二阶段是破碎切削阶段，随着珩磨进行，孔表面越来越光 ,与油石接触面积越来越大，单位面积接触压力下降，切削效率减少。同步切下切屑小而细，这些切屑对粘结剂磨耗也很小。因而，油石磨粒脱落很少，此时磨削不是靠新磨粒，而是由磨粒尖端切削。因而磨粒尖端负荷很大，磨粒易破裂、崩碎而形成新切削刃。 第三阶段为堵塞切削阶段，继续珩磨时油石和孔表面接触面积越来越大，极细切屑堆积于油石与孔壁之间不易排除，导致油石堵塞，变得很光滑。因而油石切削能力极低，相称于抛光。若继续珩磨，油石堵塞严重而产生粘结性堵塞时，油石完全失去切削能力并严重发热，孔精度和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。 3.2 定量进给珩磨：定量进给珩磨时，进给机构以恒定速度扩张进给，使磨粒强制性地切入工件。因而珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削，不也许产生堵塞切削现象。由于当油石产生堵塞切削力下降时，进给量不不大于实际磨削量，此时珩磨压力增高，从而使磨粒脱落、破碎，切削作用增强。用此种办法珩磨时，为了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不进给珩磨一定期间。 3.3 定压-定量进给珩磨：开始时以定压进给珩磨,当油石进入堵塞切削阶段时,转换为定量进给珩磨,以提高效率。最后可用不进给珩磨，提高孔精度和表面粗糙度。 二. 盲孔珩磨技巧众所周知，在机加工工艺中，咱们会遇到各种各样孔型加工，如通孔、台阶孔、盲孔、花键孔、键槽孔和串联孔等使用珩磨工艺，几乎各种孔都可以采用珩磨工艺来进行加工为了能更好地使用珩磨工艺加工工件，我将在此向人们逐个简介珩磨加工过程中某些技巧当前向各位简介一下盲孔加工过程中某些技巧，但愿对人们在盲孔珩磨加工时有所协助不带退刀槽带退刀槽何谓盲孔？所谓盲孔就是孔另一端为完孔，或有一台阶孔或孔内有一平面制止工具从孔一端加工到另一端孔，这些类型孔通称为盲孔盲孔种类普通分为三种：带退刀槽盲孔、不带退刀槽盲孔和台阶型盲孔台阶型盲孔类型尺寸精度规定无尺寸精度规定有时对某些不带退刀槽盲孔，在其盲孔端部有一段尺寸不作尺寸精度和粗糙度规定虽然在珩磨时,在盲孔端部会产生一定锥度，但由于这段尺寸规定精度较低，采用珩磨加工这种类型孔就显得轻而易举了在生产、工装制作和机加工时，没有谁乐意采用现行加工办法，如镗孔、铰孔、磨孔或珩孔来加工精度规定较高盲孔无论采用何种磨料工具，都不也许在盲孔底部加工一种完全清根圆角，其或大或小在盲孔根部均有一种小圆角许多设计中规定不带退刀槽盲孔或台阶孔，其实有时并没有这种必要如果工程师在设计盲孔零件时在其端部设计一种退刀槽，这将极大地改进盲孔加工，也将极大地简化珩磨加工过程（其他加工也是如此）并同步减少加工成本珩磨加工局限性在大多数状况下，盲孔都可以较好地通过珩磨加工来完毕正如其他机加工办法同样，珩磨有时也有它局限性在加工后盲孔端部总是有一种圆角圆角半径大小取决于几种方面因素，如所珩孔孔径，孔长，材质，加工公差，珩前孔形以及珩磨余量等需再次强调是在盲孔端部无论何种退刀槽，有时尽管很小也将会大大地有助于珩磨加工也许工程师在设计盲孔零件时紧张退刀槽会削弱零件强度或增长零件内应力退刀槽应设计尽量宽退刀槽也可以设计得非常浅，浅到零件加工完毕后看不见退刀槽盲孔珩磨工具设计许近年前，当善能珩磨工艺处在发展阶段时，大部份车用发动机缸体都是盲孔设计很显然在那时加工盲孔就成了影响珩磨工具设计十分重要因素液压制动油缸以及其他许多带盲孔或台阶孔零件正成为汽车工业广泛采用零件，因而由善能设计加工小直径盲孔珩磨工具便应运而生当前让咱们来详细看看盲孔珩磨问题是如何总体影响珩磨工具及善能珩磨工具设计确，理所固然,有些盲孔设计端部是不带任何退刀槽对于这种盲孔加工，珩磨工具应能满足如下某些重要规定油石底部和工具端部必要平齐以便工具能有效地加工盲孔端部在不影响工具精度和使用效果前提必要去除工具上导向块或头部，对工具进行改制盲孔珩磨芯轴通孔珩磨芯轴可换导靴芯轴（P28系列，直径为25.4毫米或超过25.4毫米）可以通过使用R28锲子钩，R28油石和盲孔导靴来加工盲孔改制后珩磨工具，虽然在油石和芯轴都磨损状况下，锲子钩将油石往外涨时,锲子钩前部不应超过工具前端面虽然在负荷压力和位置变化时，锲子钩都必要接触油石座上距离较宽两处支座以保持油石在珩磨时稳定油石座上这两个分开支座可以防止油石倾斜和一端上翘油石在涨出时不能超过珩磨芯轴导靴前端部珩磨工具上油石和导靴与工件内孔在径向方向为三点接触以保持工件在珩磨工具上稳定性珩磨工具通过设定好恒定压力，虽然在去除余量孔径增大时,也能使油石和导靴稳定地作用在工件内孔表面上，从而保持了零件在加工过程中稳定性珩磨工具和工件孔表面径向三点接触点之间不能均匀分布，应考虑在工件圆内按工具旋转方向按知名无心圆柱法则进行分布，即油石设计时偏离一定角度，这种分布可以在去除余量至少状况下迅速纠正孔不圆度.导靴油石珩磨工具上其中二条接触线必要由金属或其他耐磨材料制成，这种材料在使用时不太容易磨损掉这二条接触线应彼此平行并平行于工件轴线，因些在珩磨时，这两条线会迫使第三条线，也就是油石条，一种慢慢耗损材料，在慢慢磨损时总是和不易磨损金属导靴平行这个过程能自动地修正油石使其始终保持最佳使用状态珩磨芯轴必要由刚性材料配以较好耐磨金属导靴制成，所用油石必要固定在刚性金属油石座上，因而在珩磨加工时，珩磨工具零件即不会浮现扭曲、翘头、弯曲变形也不会浮现工具上零件之间晃动状况金属油石座通过油石座上面接近油石座前、后端两凸耳座落在金属锲子钩上并通过锲子钩运动使油石座涨出这样设计就可以避免油石在压力负荷变化先后不致于产生翘头现象锲子钩必要进行精加工并完全支承在珩磨刚性芯轴U型精加工槽内以避免锲子钩在受压力时产生产扭曲变形改制原则芯轴用于盲孔加工由于大多数珩磨工件都是孔较长通孔件，因此在设计善能珩磨工具时尽量考虑能加工更长工件孔在小孔珩磨工具中，K，L和BL类芯轴，其芯轴头部位置都设计超过油石前端面，这样设计目就是在珩孔时，其芯轴头部可用作珩孔导向用然而在加工盲孔零件时，芯轴头部必要切除.当直径不不大于25.4毫米时，可直接使用AN-600或R28芯轴加工盲孔，无需对芯轴进行改制使用盲孔锲子钩，盲孔油石和导靴，可使油石头部和芯轴前部平齐有时必要将油石和导靴后部改短以达到所需长度规定.修短油石修正套改短油石修正套修短导靴改短导靴加工盲孔时，油石和导靴长度应为孔长2/3至3/4长如果切实有必要改制油石，只需使用一钢锯条在所需长度锯断油石并将不需要部份去除即可对于导靴则可使用车削，磨削或用挫刀去除不需要某些长度办法改制使用“硬头”油石有益于加工不带退刀槽类型盲孔这种油石在油石制造时使其头部磨料比其他地方硬某些，以抵消在珩磨时该部份油石所需多余磨损量.锲子钩前部接触在油石座上硬头油石硬度中档油石油石去除某些锲子钩锲子钩后部接触在油石上导靴去除某些导靴长度（同油石等长）无退刀槽不带退刀槽盲孔芯轴改制和硬头油石示意图对某些小批量零件珩磨加工而言，除硬头油石外都可以在自己工厂内对这些珩磨工具进行改制然而对于大批量生产，善能能提供改制好珩磨工具盲孔珩磨技巧任何一位有经验工程师或技师都清晰地结识到这样一种事实，虽然使用最佳设备，加工盲孔都会比加工通孔要因难得多精珩一种重要原则是要获得一种直孔,一方面珩磨工具就必要得平直，在加工盲孔时就意味着珩磨工具（油石和导靴）必要是平直，油石和导靴必要和芯轴前部平齐不但油石和导靴必要保持平直，同步也必要使油石和导靴圆弧半径和工件相匹配以保持珩磨加工时稳定性遵守下面这条原则将极有益于盲孔加工-在未达到最后所需尺寸及精度之前，始终保持盲孔端部尺寸比所珩尺寸稍大一点盲孔珩磨时，最重要事情是清除盲孔端部任何“物质”并始终保持清除任何影响盲孔加工“物质”盲孔珩磨时总是容易使油石头部磨损用一油石条修整油石后端使其与油石前端平齐，只能暂时使珩磨工具平直一会儿导靴前端也会磨损为避免这种现象发生，始终使用一种短修正套并且经常调头来修正盲孔加工油石使用该修正套在油石和导靴后端对油石和导靴进行多次修正并且偶尔修正一下前端油石和导靴这样就可以始终保持油石和导靴前端比后端稍高一点要想迅速修正油石和导靴， 可使用某些较细研磨膏涂在珩磨工具上，关闭珩磨液即可对油石和导靴进行修正在珩磨通孔时，一条公认技巧是用工件对油石和导靴修正使油石和导靴平直且互相平行，因而无需使用修正套修正套，实则为一假想工作，当用作通孔珩磨修正时，修正套长度可觉得油石或导靴长度或比油石和导靴长度稍长某些在珩磨盲孔时，经常使用修正套是相称有必要然而，对于盲孔零件珩磨，修正套长度必要正好为所珩孔长综上所述修正套应大体为所珩孔孔长此外，修正套直径也应十分接近所珩孔工件直径，这一点也是十分重要当修正套孔径变大时应及时更换修正套.使用修正套修正珩磨工具硬头油石有助于珩磨不带退刀槽盲孔，但并不是说硬头油石适就能加工所有不带退刀槽盲孔除由于上道机加工序有也许会使盲孔底部尺寸加工小以外，此外一种因素就是由于盲孔端部较难将磨粒和切削排除干净导致珩磨工具前部磨损过快，从而使盲孔端部尺寸变小因而就相称有必要将珩磨液注入盲孔内，以使珩磨液能将磨粒和切削排除干净，减少头部油石磨损尽量运用盲孔端部任何孔，用一根软管将珩磨液强性注入到盲孔端部以利于磨粒和切削排出用一根塑料软管将珩磨液注入工件内以保持工件内磨粒和切削排出固然，当需要使用硬头油石时，可直接从善能公司订购，同步也可以用非硬头油石进行改制，改制后油石可以达到同样效果选取一条比平时加工同一工件硬度相对较高油石使用LBN-700将油石两边修成斜面而保持头部一段宽度不变两边修磨后油石中间部份宽度为原油石宽度一半，通过改制后油石，也可以达到和硬头油石同样效果冲程技巧有经验盲孔精珩操作工发现了这样一种办法，她们通过变化冲程来适应工件状况变化，通过对珩磨设备进行改进可以使珩磨工具在盲孔底部来几种迅速短冲程，同步每间隔几种短冲程再来一次长冲程以保持盲孔底部尺寸在达到精珩尺寸前比较大一点，然后再通过精珩将盲孔珩直值得提示是：如果操作人员一味地将珩磨工具上油石和导靴前端保持比后部高某些话，不久就会发现她很有也许就珩出了一种腰鼓形孔，此时在短冲程油石前端起始点离盲孔端部处直径较大以上某些建议仅基于珩磨端部不带退刀槽盲孔而言当前大多数工程师已经结识到在设计盲孔时设计一种退刀槽将会使盲孔加工容易得多有时,如果在设计时的确不充许有退刀槽，但只要有足够耐心和毅力，通过使用善能珩磨工具是可以将此类盲孔加工好，只但是需要更多时间和技巧罢了但不论如何珩磨，在盲孔端部都不也许彻底清根，会留有一种小小圆角，只但是相称小罢了当盲孔端部有足够退刀槽时，这个退刀槽可充许珩磨油石超过一段距离，退刀槽越宽越好，此时珩磨盲孔就显得相对容易得多了珩磨芯轴上油石和导靴长度必要始终保持为所珩孔长2/3左右，并且修正套长度应大概为所珩孔长在盲孔珩磨时只要一旦发现所珩孔有锥度就须立即使用修正套对油石和导靴进行修正当设计盲孔零件不充许带退刀槽时，设计上经常也会充许采用一种称之为“浅孔”退刀槽这是一种非常浅台阶孔，深度仅有几种丝大小在珩磨完毕后，当尺寸达到精珩规定期，这种浅孔基本上被珩光了不论盲孔端部退刀槽种类如何，退刀槽都应有足够宽度以便珩磨工具能在所珩盲孔端部有一种较适当超程，以保证盲孔珩磨精度合理盲孔退刀槽往往能极大地减少珩磨成本带足够宽退刀槽长盲孔仅需对油石和芯轴进行简朴改制珩磨盲孔时常遇到问题在珩磨盲孔时普通较困难是很难将足够珩磨液注入到所加工盲孔内珩磨时，在盲孔端部缺少珩磨液会极大地减少油石切削效果，导致所珩表面粗糙并形成锥孔有些盲孔和台阶孔的确有某些小孔或某些油管安装接口直接通到工件内在这种状况下，珩磨液可直接进入到所珩盲孔端部如果在盲孔端部没有这种类型孔，就必要保持珩磨液流和芯轴平行并直接对着盲孔开口端端部经常将工件从芯轴上取下并惯用珩磨液进行清洗使用善能面板珩磨夹具可以珩磨短盲孔当工件孔长相对较短，即孔长不大于孔径，孔口端面又规定垂直盲孔轴线时，就必要使用面板夹具来珩磨短孔零件在珩磨短孔时面板夹具能使工件保持稳定，保持盲孔轴线和孔口端面垂直要达到珩磨盲孔最佳效果应注意如下几点：1 相对通孔而言，盲孔珩前预加工精度应更高，余量应更少通孔零件能当修正套使用，而盲孔则不能2 在盲孔端部应提供退刀槽，退刀槽越宽越好3 盲孔越短，越难获得高精度4 盲孔越长，越容易达到精度规定5 盲孔越长，越难获得高表面粗糙度除非在珩磨时，切削和磨粒能很容易冲洗干净，长盲孔珩磨才干达到较好表面粗糙度6 油石和导靴长应为孔长2/3至3/4之间7 适当修正套是成功珩磨盲孔核心修正套长应为盲孔所珩孔长度，直径为所珩孔径偏小0.13毫米左右当修正套修正后，孔径超过所珩孔径0.13毫米时，应重新更换修正套8 在达到盲孔最后精度之前，总是将盲孔底部孔径稍微珩大一点9 如果能将盲孔重新设计为通孔话，这种变更是十分值得，通孔工件往往能达到较高精度10 保证工具油石，导靴和修正套都进行了必要改制使油石和导靴大概为孔长2/3至3/4之间，计算时孔长不涉及退刀槽宽度