立式珩磨机珩磨头设计(三维建模CAD图纸)

立式珩磨机珩磨头设计（三维建模CAD图纸）立式珩磨机珩磨头设计(三维建模CAD图纸)

摘要

珩磨加工是一种具有广泛前途的切削技术, 它不仅是一种能提高表面粗糙度的加工方法,而且成为能够快速可靠地去除一定的余量、提高表面粗糙度和精度的一种半精加工和精加工的工艺方法.珩磨不需要特殊的条件就能使零件获得精确的尺寸、几何精度、良好的表面质量和高的使用寿命,因而很快地推广应用于船舶、轴承、军工和工程机械等制造业中。由于近几年对大型零件的需求不断增加,进而对珩磨头的结构设计提出了新的需求。本毕业设计正是从实际使用出发,进行珩磨机珩磨头的设计。

本设计是对珩磨头的结构设计,首先通过实习认识了解珩磨机的工作原理,清楚其结构组成;然后重点观察现有珩磨头的结构,对特定型号的珩磨机掌握其运动参数的选择原则、油石个数的选择及分布原理、涨锥的设计技术要求以及进给机构的运动装置等; 最后了解现有珩磨头结构的缺点,确定对大孔加工所用珩磨头的总体方案。

其次利用设珩磨头结构的设计原理对各个具体零件进行详细的设计,然后对个别零件进行校核,使设计出的结构可确保磨削可靠运行, 在此基础上完成了本毕业论文的写作。最后绘制整套的装珩磨头结构的装配图和零件图。

通过对本课题珩磨头的结构设计, 使书本知识和理论与实际生产相

结合,加强了对机械零件、机械制造工艺学以及现代磨削技术等相关专

业知识的理解, 使自己能运用书本知识设计出基本符合生产要求的零部

件。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。进行了研究,巩

固和深化,达到了预期的设计意图。

关键词:珩磨头;涨锥;进给机构;油石;

THE?STRUCTURE?DESIGN?OF?THE?HEAD?OF?A?

MACHINE?HONING?

ABSTRACT?

Honing? 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?r eliable,?

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?

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so?quickly?applied?on?ships,?bearing,?military,?and?

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large?parts?in?recent?years,?and?the?increasing?demand?for?honing?th e?structure?

design?head?puts?forward?new?requirements.?The?graduation?design?is? starting?

from?the?actual?use,?honing?head?design?machine?honingThis?design? is? the?structure?design?of?head?honing,first,? through?

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and? its? structure? is? composedThen? the? key? observe? the? structure? of? the?

existing?honing,and?master?the?models?of?the?motion?parameters?selec tion?

for? head? of? honing? machines? principle? in? particular,? the? selection? and?

oil?stone?number?distribution?principle,?the?design?technology?requi rements?

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honing?head?usedSecondly?using?the?design?principle?of?the?head?deta iled?design?each?

structure?of? specific?parts.?Then,?checking? the?

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structure?can?ensure?grinding

reliable?operation.?Based?on?this?completed?this?

graduation? thesis?writingFinally? draw? full? sets? of? outfit? honing? the? head?

structure?of?spare?parts?and?assembly?drawingThrough?this?project?st ructure?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?

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WORDS:?Honing?head??feeding?institutions? Rise?cone? oil?ston;

目录

第一章前言 5?

1.1 课题研究的目的及意义 5?

1.2 国内外研究状况6?

1.3 课题研究基本设计思路和研究手段. 2? 1.4 论文结论和成果形式9? 第二章精整加工技术 5?

2.1 精整加工的范畴及特点. 5?

2.2精整加工机理6?

第三章普通珩磨 7?

3.1 珩磨加工原理. 7?

3.2 珩磨加工的特点 10?

3.3 珩磨的切削过程 11?

3.4 珩磨头的结构形式12?

第四章珩磨头的结构设计. 22?

4.1 珩磨油石的选择 22?

4.2 珩磨头基体结构设计 24?

4.3 涨锥的设计 28?

4.4 导向装置的设计 30?

4.5 手动进给机构的设计 30?

第五章珩磨用量的选择33?

5.1 切削速度 V与网文夹角. 33?

5.2 油石工作压力的选择 36?

5.3 扩涨进给速度的选择 37?

5.4 工作行程的调整与计算38

5.5 加工余量的选择 39?

5.6 珩磨前工序要求 40?

5.7 珩磨液的选择40?

第六章珩磨头结构薄弱零件的校核 42? 6.1 零件 3圆柱销扭转强度的校核42? 6.2 零件 11 六角头沉头螺钉的强度校核 43? 结束语 46?

致谢47?

参考文献48?

第一章前言

1.1 课题研究的目的及意义

本课题要求设计珩磨机珩磨头的结构,随着科学技术的迅速发展,

国民经济各部门所需的多品种、多功能、高精度、高质量、高度自动化

的技术装备的开发与制造,促进了先进制造技术的发展。磨削尤其是珩

磨加工技术是先进制造技术的重要领域, 是现代机械制造业中实现精密加工、超精密加工最有效、应用最广泛的工艺技术之一。该课题的目的在于:一、锻炼自己的综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力,以深化对知识的了解,并开阔眼见。二、树立正确的设计思想,设计构思和创新思维,掌握工程设计的一般程序规范和方法。

三、使自己熟练使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书等工具,加强数据处理,编写技术文件等方面的实际操作能力。四、养成向老师、工人、和技术人员虚心学习的基本工作态度。意义: 随着科学技术的迅速发展, 国民经济各部门所需求的多品种、多功能、高精度、高品质、高度自动化的技术装备的开发和制造,促进了先进自找技术的发展。磨削加工技术是先进制造技术中大的重要领域,是现代机械制造业中实现精密加工、超紧密加工最有效、应用最有效的基本工艺技术。资料表明磨削加工约占机械加工的? 30%?40%。在金属切削机床的 11个大类中, 磨床的品种规格是最为繁多的一的一类。因此此作为一名即将毕业的大学

生, 我认为有必要深入了解这一有效的基本加工工艺,加深、巩固专业知识,为以后的再深造作好准备。 1.2 国内外研究状况

国内:磨削加工技术是利用磨粒去除材料的加工方法。用磨料去除材料的加工是人类最早使用的生产工艺方法。18?世纪中期出现第一台外圆磨床,用石英石、石榴石等天然磨料敲凿成磨具,进而用天然磨料和粘土烧结而成,随后又研制成功平面磨床,应用磨削技术逐渐形成。?

1901?年以后,相继发明人工熔炼的氧化铝刚玉、碳化硅磨料。20?世纪 40年代末期,人造金刚石问世。1957年研

制成功立方氮化硼。超硬磨料人造金刚石砂轮与立方氮化硼砂轮的应用及磨削技术的发展,使磨削加工精度及效率不断提高,磨削加工应用范围不断扩大。解放前,我国磨床工业及磨料工业几乎一片空白。上海亚中机械厂(今上海第三机床厂)于?1944?年制造出我国第一台外圆磨床。解放后,我国相续建立了现代化的磨床、磨料、磨具制造厂及专业研究所,造就了一大批从事磨床设计制造、磨床磨具研究、制造专业的专科学技术队伍。1995年以前,试制并生产了黑、绿色碳化硅和白、棕色的刚玉,陆续开发了各种磨具。1963?年成功合成出我国第一颗人造金刚玉,1966年投入批量生产。接着 1967?年研制成功立方氮化硼,? 1974年投入批量生产。我国对高速磨削的研究已有多年历史,在 70年代末期便进行了

80mm/s、120?mm/s的磨削工艺实验;前几年,也计划开展 250mm/s的磨削研究。

国外:当今高速高效磨削、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快,比如德国的 Aachen大学、美国的 Connecticut? 大学等,有的在实验室完成了速度为 250?mm/s、350?mm/s、400? mm/s? 的实验。据报道,德国?Aachen 大学正在进行目标为 500mm/s的磨削试验研究。在磨削方面,日本已有 200mm/s 的磨床在工业中应用。 1.3 课题研究基本设计思路和研究手段?

1.基本设计思路

根据设计题目的要求,查阅相关资料,抓住一个月的实习机会,了

解观察现有珩磨机珩磨头的结构, 了解其不足之处并与自己的设计要求相结合,培养感性认识,并整理实习笔记,为后期设计奠定基础。充分利用学校现有资源,在工程训练中心观察现有超声珩磨机珩磨头的结构,并向老师请教其工作原理及相关零部件的性能、工作要求等。实习后整理资料,拟定设计步骤,第一步:弄清楚设计要求,第二部: 由珩磨加工特点及原理??珩磨油石??珩磨头的结构形式等基本

资料弄清楚之后, 再从油石的选择珩磨基体设计??涨锥设计??导向装置设计??油石的选择??油石座的设计??进给机构的设计开始设计;第三步:选择珩磨用量,切削用量??网纹交叉角??油石工作压力??扩涨进给速度??加工余量及越程量等;第四步:对设计结构的薄弱零件进行校核。?

2.拟采用的途径(研究手段)

1.查阅图书相关资料。

2.根据相关主题通过搜索引擎取得相关资料。

3.通过工业期刊阅览室参阅相关期刊

4.向老师请教一些难点,疑点。

5.在设计过程中与同学们讨论遇到的问题。?

6.分时段分任务完成。

第?1?周~第?4?周:查阅资料,整理有关珩磨机珩磨头的结构的所有资料,包括

珩磨的发展、应用及现状;珩磨机珩磨头的具体结构等,并撰写实习报告和开题报告。

第?5?周~第?6?周:查找各种有关珩磨机珩磨头的结构的外文文献, 选取最接近的文献进行翻译,同时加深对珩磨机珩磨头的结构的理解。

第 7周~第 10周:接受计资料和手册中期检查,查找相关设,根据给定的设计

参数, 按照有关的设计要求和顺序进行具体结构尺寸参数计算及其他有关参数的

选配,绘制部分零件图及总成草图。第?11?周~第?13?周:对设计草图进行修改,进行相关校核,完成设计图纸及说明书初稿。

第 14周~第 15周:检查上交说明书和图纸。

1.4 论文结论和成果形式?

1、打印文档:设计说明书一份;?

2、给定文献的外文翻译;?

3、设计图纸:装配图两张,零件图图纸两张;?

4、电子文档:?

1)总装图和零件图;?

2)设计说明书和指定外文翻译的电子文档。

第二章精整加工技术

2.1 精整加工的范畴和特点

1.精整加工的范畴

精整加工是指精加工后从工件上去除极薄的材料层, 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、超声波珩磨加工等。?

2.精整加工的特点

精整加工可以获得比一般机械加工更高的加工精度。其特点是使用高品质微粒磨料制成的固结磨具油石。微粒保证高的加工精度,要求磨

料粒度、模具硬度和组织保持良好的一致性,要求模具尺寸形状保持较高的准确性。为了实现各切削刃军作微小的切削和高效的切削,要求磨具和工件有较大的接触面积,因此精整加工要求有良好的降温、冷却和排屑条件。

一般精整加工因固结磨粒磨具的接触面积大, 为了防止其发热和变形、切屑堵塞磨具,固切削速度远低于磨削速度。为了不降低加工表面质量和加工效率, 一

般速度可选小于 100m/min,最高不大于 300?m/min。。精整加工具有特殊的加工形式。为了获得良好的加工效果,模具与工件的相对运动比较复杂。诸如交叉切削运动(如珩磨加工)和相对振动切削运动(超精加工)。

精整加工所需的磨具不需修整。而是通过压力进给切削可通过各种加压方式进行控制,使其从粗加工到精加工得到自动周期性修锐。超精加工、珩磨所用油石微刃切削力均匀,可以获得低粗糙的加工表面。现超声波振动磨削及珩磨可以加工凹部及工件内表面异形孔,多角形等表面。

2.2 精整加工机理

精整加工是一种选择压力作用点的加工方法。当工具与工件在一定宽度上接触,施加压力后,自动的选择局部突出的地方加工,故仅切除承受压力处的材料, 这加工方法使工具与工件分布随着对方引导而同时逐步提高精度,即使工件多少存在误差,由于加工过程中工具上的误差点也被切除,提高了加工精度,故与一般强制加工方法不同,可获得较高的加工精度。由于切削层小,其加工时间需较长的加工时间。

就精整加工精度而言, 用细粒度的磨条以一定的压力压在旋转的工件上,并在轴向作往复振荡进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进行,其加工余量很小(一般为 5~8微米),常用于加工各种内外圆柱面、圆锥面、平面、球面等,如曲轴、轧辊、滚动轴承套圈和各种精密零件等。工件经超精加工后,表面粗糙度可达? R0.08~0.01?微米,表面加工纹路由波纹曲线相互交叉形成,从而易于形成油膜,提高润滑效果,因此耐磨性较好。由于切削区温度较低,表面层有轻度塑性变形,所以表面带有低残余压应力。超精加工常用的磨条粒度一般为?W0.5~W28; 常用的切削液为 80%左右的煤油加 20%左右的机油,并经严格过滤;磨条压力一般为?0.05~0.3?兆帕;磨条振幅一般为?1~6?毫米;工件圆周速度一般不超过?700?米/分。若需要提高零件的形状精度及去掉磨削变质层,必须去掉余量?

0.03?毫米左右,此时采取将超精加工分为粗精两阶段,粗加工时用较粗粒度的磨条、较大转速和磨条压力,精加工时取较小的值。

第三章普通珩磨

珩磨是指用镶嵌在珩磨头上的油石(又称珩磨条)对精加工表面进行的精整加工。又称镗磨。主要加工直径 5~500 毫米甚至更大的各种圆柱孔,孔深与孔径之

比可达 10 或更大。在一定条件下,也可加工平面、外圆面、球面、齿面等。珩磨头外周镶有 2~10 根长度约为孔长 1 /3~3/4的油石,在珩孔时既旋转运动又往返

运动,同时通过珩磨头中的弹簧或液压控制而均匀外涨,所以与孔表面的接触面积

较大,加工效率较高。珩磨后孔的尺寸精度为 IT7~4 级,表面粗糙度可达Ra0.32~0.04 微米。珩磨余量的大小,取决于孔径和工件材料,一般铸铁件为

0.02~0.15 毫米,钢件为 0.01~0.05 毫米。珩磨头的转速一般为 100~200 转/分,往返运动的速度一般为 15~20 米/分。为冲去切屑和磨粒,改善表面粗糙度和降低切削区温度,操作时常需用大量切削液,如煤油或内加少量锭子油,有时也用极压乳化液。珩磨加工是有一种珩磨头, 具有一带一通道并沿其长度方向延伸的细长体,它至少包括一侧面开口部分,一可作径向运动的磨具组件位于侧面开口的通道部分, 它具有一有磨粒制成的径向外表面和一具有相对于珩磨体轴线成锐角取向的各隔

开表面的径向内侧部分。在磨具组件和珩磨体上的相互可啮合表面阻止之间产生相对轴向运动但不阻止之间的相对径向运动,操作器元件位于通道中可以在其中作轴向运动,该操作元件具有相对珩磨体轴线成锐角取向的表面部分, 其位置可与磨组件上的内表面中的相应表面产生面与面间的滑配合, 从而操作器元件相对磨具组件在一个方向的轴向运动将产生该磨具组件径向向外的运动。 3.1 珩磨加工原

理

1. 珩磨是利用安装于珩磨头圆周上的一条或多条油石, 由涨开机构(有旋转

式和推进式两种)将油石沿径向涨开, 使其压向工件孔壁, 以便产生一定的面接

触。同时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。图一珩磨运动及其切削轨迹。

2. 在大多数情况下, 珩磨头与机床主轴之间或珩磨头与工件夹具之间是浮动的。这样, 加工时珩磨头以工件孔壁作导向。因而加工精

度受机床本身精度的影响较小, 孔表面的形成基本上具有创制过程的特点。所谓创制过程是油石和孔壁相互对研、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的平板相互对研而形成平面的原理。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, 而且在每一往复行程时间内珩磨头的转数不是整数, 因而两次行程间, 珩磨头相对工件在周向错开一定角度, 这样的运动使衡磨头上的每一个磨粒在孔壁上的运动轨迹不会重复。此外, 珩磨头每转一转, 油石与前一转的切削轨迹在轴向上有一段重叠长度, 使前后磨削轨迹的衔接更平滑均匀。这样, 在整个珩磨过程中, 孔壁和油石面的每一点相互干涉的机会差不多相等。因此, 随着珩磨的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的更多的干涉点, 又不断磨去, 使孔和油石表面接触面积不断增加, 相互干涉的程度和切削作用不断减弱, 孔和油石的圆度和圆柱度也不断提高, 最后完成孔表面的创制过程。为了得到更好的圆柱度,在可能的情况下,珩磨中经常使零件掉头, 或改变珩磨头与工件轴向的相互位置。

需要说明的是: 由于珩磨油石采用金刚石和立方氮化硼磨料, 加工中油石磨损很小, 即油石受工件修整量很小。因此, 孔的精度在一定程度上取决于珩磨头上油石的原始精度。所以我们用金刚石和立方氮化硼油石时, 珩磨前要很好地修整油石, 以确保孔的精度。图 3-1

3.2 珩磨加工的特点

1.加工精度高: 特别是一些中小型的光通孔, 其圆柱度可达0.001mm 以内。一

些壁厚不均匀的零件,如连杆,其圆度能达 0.002mm。对于大孔孔径在 200mm 以内,圆度也可达 0.005mm, 如果没有环槽或径向孔等, 直线度在 0.01mm 以内也是有可能的。珩磨比磨削加工精度高, 磨削时支撑砂轮的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。珩磨一般只能提高被加工件的形状精度, 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与轴线的垂直度面板安装在冲程臂上, 调它与旋转主轴垂直, 零件靠在

面板上加工即可。

2. 表面质量好:表面为交叉网纹,有利于润滑油的存储及油膜的保持。有较高

的表面支承率(孔与轴的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,从而提高了产品的使用寿命。珩磨速度低(是磨削速度的几十分之一),且油石与孔是面接触,因此每一个磨粒的平均磨削压力小,这样工件的发热量

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, 有较高的相对速度。因而会在局部区域产生高温, 会导致零件表面结构的永久性破坏。 3. 加工范围广:主要加工各种圆柱形孔:光通孔。轴向和径向有间断的孔,如有径向孔或槽的孔、

键槽孔、花键孔。盲孔。多台阶孔等。另外, 用专用珩磨头, 还可加工圆锥孔,

椭圆孔等, 但由于珩磨头结构复杂, 一般不用。用外圆珩磨工具可以珩磨圆柱体, 但其去除的余量远远小于内圆珩磨的余量。几乎可以加工任何材料,特别是金刚石和立

方氮化硼磨料的应用。同时也提高了珩磨加工的效率。

3.3 珩磨的切削过程

1. 定压进给珩磨:定压进给中, 进给机构以恒定的压力压向孔壁, 分三个阶

段。

第一个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, 孔壁的凸出部分很快被磨去。而油石表面因接触压力大, 加上切屑对油石粘结剂的磨耗, 使磨粒与粘结剂的结合强度下降, 因而有的磨粒在切削压力的作用下自行脱落, 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, 随着珩磨的进行, 孔表面越来越光 , 与油石接触面积越来越大, 单位面积的接触压力下降, 切削效率降低。同时切下的切屑小而细, 这些切屑对粘结剂的磨耗也很小。因此, 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、崩碎而形成新的切削刃。第三阶段为堵塞切削阶段, 继续珩磨时油石和孔表面的接触面积越来越大, 极细的切屑堆积于油石与孔壁之间不易排除, 造成油石堵塞, 变得很光滑。因此油石切削能力极低, 相当于抛光。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, 孔的精度和表面粗糙度均会受到影响。此时应尽快结束珩磨。 2. 定量进给珩磨: 定量进给珩磨时, 进给机构以恒定的速度扩张进给, 使磨粒强制性地切入工件。因此珩磨过程只存在脱落切削和破碎切削, 不可能产生堵塞切削现象。因为当油石产生堵塞切削力下降时, 进给量大于实际磨削量, 此时珩磨压力增高, 从而使磨粒脱落、破碎, 切削作用增强。用此种方法珩磨时, 为了提高孔精度和表面粗糙度,最后可用不进给珩磨一定时间。

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, 提高孔的精度和表面粗糙度。

3.4 珩磨头的结构形式

珩磨头的结构对加工质量和生产效率有很大的影响。对珩磨头的要求是:油

石能在径向均匀的涨缩,对加工表面的压力能调整并保持在一定的调整范围;油石座具有一定的刚度,当被加工孔的形状误差(如圆度圆柱度误差)使油石的压力增加时,油石在半径方向上不至于发生位移和歪斜;珩磨到最后尺寸时,油石能迅速缩回,以便珩磨头从孔内退出。

1.通用珩磨头

通珩磨头通常用来加工中等孔径,由磨头体、油石、油石座、导向条、弹簧、锥体涨芯组成。当涨芯锥体移动时,油石便可涨开或收缩。珩磨头为棱圆柱体,珩磨油石条数一般为奇数。油石座直接与进给涨锥接触,中间不用定销与过渡板,结构简单,进给系统刚性好。磨头的外径尺寸应以被加工孔径为准,当油石处于收缩状态时,磨头外径比被加工孔径小,以便磨头进入或退出工件孔;当油石处于最大

涨开位置时, 磨头的外径至少应等于被加工孔的最终要求尺寸加上油石的极限磨耗量。

有时在磨头体圆周上嵌有导向条,它与油石相间排列。当磨头进入工件孔时起定心作用。此外,它还能防止油石因磨耗不均而导致磨头偏心。导向条在圆周上的外径应比被加工孔的尺寸小 0.1-0.5mm,但比油石收缩时的外径大,并与油石圆周同轴。

2.小孔珩磨头

珩磨直径为 2-30mm 的小孔时,磨头与油石座成为一体,使涨芯与磨头体在整

个长度上为接触面,以增强刚度。

1.油石珩磨头适用于加工直线度要求较高、孔径为 2-30mm 的珩磨头由两根导向条与一根切削油石组成。两根导向条非对称分布,宽度大的导向条用来承受油石产生的径向力和切向力的合力 (合力通过它的支撑面中间), 防止珩磨头变形。

窄导向条起辅助支撑的作用,使珩磨头与孔的接触状态稳定,以提高加工精度。导向条的材料用硬质合金或人造金刚石。根据孔径大小,导

图 3-2

向条可以做成镶嵌式或用电镀法将金刚石微粉镀在磨头体上, 也可镀上粗粒度的金刚石,然后用立方氮化硼砂轮或油石将其磨钝,使其失去切削能力。

2).开轴瓦式珩磨头。

由两个半圆性轴瓦构成,适用于加工直线度要求较高、有间断表面的孔。珩磨头的径向扩涨进给是通过楔形涨芯作用于两个半圆轴瓦的斜面上,缩回是靠轴向两端的两个 o形弹簧圈的弹力。它可用普通磨料油石粘接于磨头表面, 也可以用几根金刚石油石用低熔点的焊条焊接于磨

头表面。油石长度为一般珩磨头所选用油石长度的两倍。此磨头用于在磨床上修磨它的切削表面,加工精度稳定,切削效率比单油石珩磨孔高 10%左右,使用寿命长。

3).可调整的整体珩磨头,

在大量生产中用着这种准珩磨头来加工高精度的孔。孔的形状误差可达 0.5 微米以下,尺寸误差可控制在 2-3 微米内,表面粗超度 Ra 达 0.2 微米。

磨头体为一整体套筒,两边对称开俩不两条轴向槽,在其表面上镀上 0.3-

0.5mm 厚度的金刚石磨粒,磨头内孔为 1:50 锥孔。利用锥孔中的锥形涨芯使整个磨头体长生弹性变形而调整到预定的尺寸。早加工过程中没有涨缩运动,因此可以看作是一种成型工具。

使用这种珩磨头的机床,一般多为立式多轴多工位珩磨机。珩磨头与主轴间是刚性联接,工件夹具设计成浮动形式。

珩磨头的运动与一般珩磨头运动不同,磨头一方面作旋转运动,一方面径向快速接近工件,轴向工作进给(进给速度为 1-1.5m/min),快速退回。一个工作循环即可完成。

3.大孔珩磨头

主要用于大孔径的珩磨加工,图 3-2 为大孔条式珩磨头,凸环图 3-3 大孔条式珩磨头

的外径接近珩磨孔径。以支撑油石座和承受珩磨切削力,具有较好的刚性。

4.特殊珩磨头

1.盲孔珩磨头(如图 3-3)

盲孔式珩磨头是珩磨加工工艺中必须使用的一种工具, 与珩磨油石配合使用,能大大提高零件的加工精度和生产效率,具有精度高、可测量等特点。可完成一般珩磨工艺和平台网纹珩磨技术等工作, 产品规格有φ8 到φ400 不等,也可根据用户要求制作各种非标准规格。超硬材料珩磨油石是机械制造业中装在特种磨床---珩磨机上加工各种发动机缸体孔、缸套(含薄壁缸套)、连杆孔以及其它高精密孔等工件的一种先进工具,它是采用超硬材料(人造金刚石或立方氮化硼) 和金属结合剂,混合、压制、烧结而成,具有磨消效率高、磨耗小、使用方便、经济效益好等特点,可以满足高精度珩磨工艺和平台网纹珩磨技术的要求,已在汽车、拖拉机、冰箱压缩机、缝纫机、气动液压件等行业广泛使用。

2).锥孔珩磨头 (如图 3-4

锥形轴 5与磨头体 4通过键 2带动而一起旋转, 同时磨头体又带动油石座与油石作旋转往复运动(锥形心轴不作往复运动)。因油石座与油石是沿锥形心轴的锥面上移动的,并且要求锥形心轴在轴向无窜动, 因此,工件孔的锥度精度取决于锥形心轴的锥度。

图 3-4 盲孔珩磨头

1-油石;2-导向条;3-扩涨锥心;

4-磨头体;5-弹簧

图 3-5 锥孔珩磨头

1-弹簧;2-键;3-油石和油石座;

4-磨头体;5-锥形芯;

第四章珩磨头结构的设计

4.1 珩磨油石的选择

珩磨油石需根据工件的材质、硬度、珩磨孔径的尺寸、珩磨精度和表面粗超度、油石的工作压力及切削效率等选用。珩磨油石必须保证粒度、硬度均匀,不允许混入粗磨料和杂质,并且要求具有一定的弹性和抗压性能。

珩磨油石的性能及选用也根据磨料、硬度、粒度、结合剂、组织及浓度等因素考虑。

1).磨料的选用。

磨料是锐利、坚硬的材料,用以磨削较软的材料表面。磨料有天然磨料和人造磨料两大类。按硬度分类有超硬磨料和普通靡磨料两大类。磨料的范围很广,从较软的家用去垢剂、宝石磨料到最硬的材料金刚石。磨料是制造每一种精密产品所必不可少的材料。许多天然磨料,已被人造磨料所代替。

表 4-1 常用的天然磨料

除金刚石外,天然磨料的性能都不太稳定,不过仍有其使用价值。金刚石是硬度最高的磨料,产地以南非为主,占世界总产量的 95%,其馀为巴西、澳大利亚、圭亚那和委内瑞拉等地。工业用金刚石从灰白色到黑色不等,经碾碎后可制砂轮、砂带、抛光轮和研磨粉等。

磨料的重要性能之一是它的硬度,它必须比待加工材料更硬,常用摩

氏硬度计测定各种磨料的硬度。磨料的另一重要性能是韧性或体积强

度。可改变原料的混合量、纯度、粒度和晶体结构等来控制这一性

能,以适合于各种应用。

表 4-2 常用的人造磨料

表?4?3?

磨料工件材质

刚

玉

系

列

棕刚玉 (A) 白刚玉 (WA) 单晶刚玉(SA)微晶刚

玉(MA)

碳素钢、合金钢、高速钢、不锈钢、渗碳钢、淬火钢、镀铬钢、镀镍钢、碳氮共渗钢

碳

化

硅

系

列

绿碳化硅GC

黑碳化硅C

灰铸铁、硼铸铁、高磷铸铁、球

墨铸铁、铝合金、黄铜、青铜、

硬质合金、陶瓷材料及其它非金

属材料

因此要求所选磨料应具有以下基本性质:?较高的硬度,一般应高于被加工材料;?适当的强度,在磨粒切刃还锋利时能承受切削力而不碎裂,当切刃磨钝到一定程度时能局部碎裂而露出新的锋利刃口;?高温稳定性,在磨削温度下能保持其固有的硬度和强度;?化学惰性,与被加工材料不易产生化学反应。

查《金属切削手册》第二册 P12-137 页,表 12-88 知应选用人造金刚石。

2).粒度的选用。

颗粒的大小。通常球体颗粒的粒度用直径表示,立方体颗粒的粒度用边长表示。对不规则的矿物颗粒,可将与矿物颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径。实验室常用的测定物料粒度组成的方法有筛析法、水析法和显微镜法。?筛析法,用于测定 250~ 0.038mm 的物料粒度。实验室标准套筛的测定范围为6~0.038mm;? 水析法,以颗粒在水中的沉降速度确定颗粒的粒度,用于测定小于

0.074mm物料的粒度;?显微镜法,能逐个测定颗粒的投影面积,以确定颗粒的粒度,光学显微镜的测定范围为150~0.4μm,电子显微镜的测定下限粒度可达0.001μm 或更小。

磨料粒度对加工表面质量和加工效率影响很大,选择时应先考虑在满足加工表面质量的要求如表面粗糙度、网纹等前提下,尽量选取粗的粒度。以提高珩磨加工效率。对于珩磨加工,一般珩选用 100#~180#,半精珩或粗精合一选用 180#~280#,精珩或抛光选用 w40 以下。

查机械工程手册》第二册 P2-168 页,表 2.7-3 粒度号及对应工称尺寸和适用范围(GB2477-83)及《金属切削手册》第二册 P12-137 表 12-83,油石粒度选择原则,综合得出选用

表 4-4

粒度号公称尺寸表面光洁度适用范围

W20 20-14 11 以上