珩磨機(jī)床的分類和應(yīng)用
肖飛來
摘要：分析了內(nèi)圓珩磨機(jī)床的加工原理，比較了內(nèi)圓珩磨與內(nèi)圓磨的不同之處，介紹了珩磨機(jī)床的類型和在機(jī)械加工中的應(yīng)用，對(duì)未來珩磨機(jī)床領(lǐng)域的發(fā)展趨勢做了一定的展望。對(duì)相關(guān)廠家在珩磨機(jī)床的選型方面有一定的參考作用
關(guān)鍵詞：珩磨 內(nèi)圓磨 立式珩磨 臥式珩磨
珩磨是一種常用的精加工工藝，可獲得高的尺寸精度、形狀精度、和低的粗糙度（可達(dá)Ra0.05），并且內(nèi)孔表面有交叉網(wǎng)紋，如圖示。珩磨機(jī)床是磨床的一個(gè)分支。珩磨機(jī)床的種類有平面珩磨機(jī)床，外圓珩磨機(jī)床，內(nèi)圓珩磨機(jī)床等。世界上目前應(yīng)用最多的是內(nèi)圓珩磨機(jī)床，本文從內(nèi)圓珩磨機(jī)床的原理出發(fā)，就其分類和應(yīng)用等作比較研究。
內(nèi)圓珩磨原理及與內(nèi)圓磨的不同
其工作原理如下：珩磨油石相對(duì)于被加工工件內(nèi)孔既作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，又作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，珩磨油石在孔內(nèi)作徑向的漲縮，從而達(dá)到珩磨出一定網(wǎng)紋角度的內(nèi)孔表面，得到相應(yīng)的內(nèi)孔幾何形狀精度（直線度，圓度，錐度）和表面粗糙度。
珩磨運(yùn)動(dòng)原理示意圖
簡單地說，珩磨運(yùn)動(dòng)是3種運(yùn)動(dòng)的合成，是一種相對(duì)運(yùn)動(dòng)。珩磨運(yùn)動(dòng)要求工件或者裝夾油石的主軸之一必須處于相對(duì)浮動(dòng)狀態(tài)。而內(nèi)圓磨加工時(shí)，工件必須剛性夾緊，砂輪在孔內(nèi)作徑向漲縮，同時(shí)砂輪在孔內(nèi)作單一方向運(yùn)動(dòng)。由此可以看出，珩磨與內(nèi)圓磨最大的差別是往復(fù)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)浮動(dòng)。正是這種差別造成了珩磨與內(nèi)圓磨在加工后能提高的精度參數(shù)不一樣：珩磨加工能提高內(nèi)圓的幾何形狀精度，比如直線度，圓度，錐度，及表面粗糙度，珩磨后內(nèi)孔表面有交叉網(wǎng)紋；內(nèi)圓磨不僅能提高內(nèi)圓的幾何形狀精度，而且能提高內(nèi)孔對(duì)外圓的同軸度，對(duì)端面的垂直度等位置精度，內(nèi)磨后孔內(nèi)沒有交叉網(wǎng)紋，只有螺旋線或累計(jì)同軸圓環(huán)。從原理就能看出珩磨是磨床的一個(gè)分支。從理論分析結(jié)果來看，內(nèi)圓磨完全可以替代內(nèi)孔珩磨；但是，從90年代以來，國內(nèi)珩磨機(jī)床的應(yīng)用卻越來越廣泛，大有替代內(nèi)孔磨的趨勢：
1，工藝上規(guī)定必須要采取珩磨工藝即要求有珩磨網(wǎng)紋的零件則必須運(yùn)用珩磨機(jī)床加工，如汽車缸體缸套，摩托車缸體等。珩磨后的交叉網(wǎng)紋能儲(chǔ)油形成一層油膜，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)具有極其重要的作用。
2，一部分沒有位置精度要求，只要內(nèi)孔的高精度零件，如模具導(dǎo)套等。若采用內(nèi)圓磨加工，受到很多因素的影響，砂輪的質(zhì)量好壞，工件的材質(zhì)，機(jī)床本身的制造精度等。而珩磨機(jī)床受這些因素的影響較小，在同等條件下，珩磨機(jī)床加工能達(dá)到的內(nèi)孔幾何形狀精度比內(nèi)圓磨要高。
3，有位置精度要求的一部分零件如連桿，軸套等，在內(nèi)孔精加工前已經(jīng)由鏜孔鉸孔或?qū)C(jī)等機(jī)加工工藝保證位置精度，只要在內(nèi)孔加工中不破壞此位置精度即可。此時(shí)，若運(yùn)用內(nèi)圓磨加工，由于夾具的制造誤差和二次定位裝夾的誤差容易引起加工后位置精度反而比加工前增大的問題。采用珩磨工藝，由于工件或裝夾油石的主軸其中之一處于相對(duì)浮動(dòng)狀態(tài)，則絕對(duì)不會(huì)出現(xiàn)破壞位置精度的情況。只要珩磨后能提高內(nèi)孔的幾何形狀精度，則就達(dá)到了加工的效果。摩托車初級(jí)主動(dòng)齒輪運(yùn)用珩磨機(jī)床加工的優(yōu)良合格品就充分說明了此結(jié)論。
4，必須通過內(nèi)圓磨來提高位置精度的零件則無法運(yùn)用珩磨工藝達(dá)到。只有超高精度的內(nèi)圓磨和優(yōu)良的工夾具才能充分保證加工的精度。
內(nèi)圓珩磨機(jī)床的類型和應(yīng)用
世界上珩磨機(jī)床的制造廠家很多，國外的專業(yè)生產(chǎn)廠家有：
德國的GERHING（格林）公司，CADIA（卡地亞）公司等；
美國的SUNNEN（善能）公司；
日本的AOBA（青葉）公司，NISSIN（日進(jìn)）公司，MITSTOSHIBA（三菱）公司等；
國內(nèi)也有很多機(jī)床廠家（近20余廠家）生產(chǎn)各種珩磨機(jī)床：
山東德州機(jī)床廠生產(chǎn)臥式強(qiáng)力大孔珩磨機(jī)；
寧夏大河機(jī)床廠生產(chǎn)立式珩磨機(jī)床；
北京第三機(jī)床廠，大連機(jī)床廠等也能根據(jù)用戶的要求生產(chǎn)各種類型的立式珩磨機(jī)床；
如此多的生產(chǎn)廠家，型號(hào)各不相同的珩磨機(jī)床對(duì)用戶而言是一個(gè)很難的選擇，如何作到性能價(jià)格比最優(yōu)化，投資的利益最大化也是選型者必須考慮的問題。首先必須認(rèn)清珩磨機(jī)床的類型。
區(qū)分珩磨機(jī)床的方法有很多種，如單軸，多軸的不同；如數(shù)控的，機(jī)械的差別；從珩磨主軸的安裝方式可分為二種：
1，立式珩磨機(jī)床，其珩磨主軸是垂直于工作臺(tái)面?？梢宰鞒蓡晤^，雙頭及多頭珩磨共位可以作成2個(gè)，4個(gè)，及多個(gè)工位；主軸的排列可以作成圓形或直線式。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)用戶的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定單件加工工時(shí)；立式珩磨機(jī)床可以增加在線測量和全閉環(huán)控制，保證加工零件的尺寸一致性；立式珩磨機(jī)床結(jié)構(gòu)有利于冷卻液快速帶走珩磨后的切削微粒，完全避免了工件本身（或主軸）的重量因素在珩磨中的不良影響。立式珩磨機(jī)床受到廠房空間的限制及本身占地面積較小的原因，不大可能加工超長工件如油缸。
單軸立式珩磨機(jī)床
6軸立式珩磨機(jī)床
2，臥式珩磨機(jī)床，其主軸是平行于工作臺(tái)面。一般設(shè)計(jì)為單頭，在生產(chǎn)線上也可設(shè)計(jì)成直線式排列。單頭臥式珩磨機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，又可分小型臥式珩磨機(jī)床和大型臥式珩磨機(jī)床。
小型臥式珩磨機(jī)床的最大特點(diǎn)是機(jī)床制造成本較低，機(jī)床的可靠性很高。其加工特點(diǎn)是工件處于相對(duì)浮動(dòng)狀態(tài)，工件的自重?zé)o法完全消除。所以，小型臥式珩磨機(jī)床一般不能加工超過15Kg的工件。
臥式珩磨機(jī)床
大型臥式珩磨機(jī)床是專門為加工各種油缸而設(shè)計(jì)的；其加工特點(diǎn)是珩磨主軸處于相對(duì)浮動(dòng)狀態(tài)，珩磨主軸自重對(duì)精度仍然有一定的影響。
從立式和臥式珩磨機(jī)床的分類我們可以大致劃分珩磨機(jī)床的應(yīng)用范圍：
1，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)及摩托車壓縮機(jī)缸體類零件的內(nèi)孔精度高，有網(wǎng)紋角度要求，其重量較大，最好選用立式珩磨機(jī)床加工。
2，連桿，撥叉，齒輪，軸套，轉(zhuǎn)向器等通孔徑零件（直徑ф≤30），重量不超過3Kg，圓柱度要求不超過0.0025mm（0.001inch）則選擇臥式珩磨機(jī)床能降低投資成本和加工成本，又能達(dá)到精度要求。
3，最終精度要求超過圓柱度0.0025mm（0.001inch）的小孔徑零件，可以運(yùn)用臥式珩磨機(jī)床作為粗珩設(shè)備，選取立式珩磨機(jī)床作為最終精度保證設(shè)備進(jìn)行精珩工序的加工。
4，，對(duì)于任何孔徑的盲孔類零件加工，在投資允許的情況下，最好的選擇是立式珩磨機(jī)床。
珩磨機(jī)床的未來發(fā)展方向
小型臥式珩磨機(jī)床向復(fù)雜化，數(shù)控化發(fā)展。臥式珩磨機(jī)床目前很少作到閉環(huán)控制，無法嚴(yán)格保證大批量生產(chǎn)的超高加工精度。未來的小型臥式珩磨機(jī)床通過NC控制，主動(dòng)測量，應(yīng)當(dāng)能提高加工零件的尺寸一致性。大型臥式珩磨機(jī)床的發(fā)展目前很迅速，已經(jīng)作到NC控制，遠(yuǎn)程測量反饋，半閉環(huán)控制。立式珩磨機(jī)床將在目前完全閉環(huán)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展超高速主軸系統(tǒng)，進(jìn)給脈沖更快，進(jìn)給更小的進(jìn)給系統(tǒng)，能夠自我修整珩磨油石的珩磨系統(tǒng)或者珩磨中心，消除各種人為因素的影響。
珩磨目前能實(shí)現(xiàn)平面，外圓，內(nèi)圓的加工工藝；通過珩磨工具的改進(jìn)，能夠?qū)崿F(xiàn)錐孔的珩磨；通過運(yùn)動(dòng)方式的復(fù)雜合成，能夠?qū)崿F(xiàn)橢圓內(nèi)孔和曲面的珩磨。在珩磨外圓領(lǐng)域，將取得突破性發(fā)展，能夠在大多數(shù)外圓加工中取代外圓磨。
珩磨機(jī)床作為復(fù)雜的生產(chǎn)工具，最根本的是加工工藝與主機(jī)結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，而各種新工藝，新材料，新元件，新刀具，新控制系統(tǒng)等也將運(yùn)用在珩磨機(jī)床上，未來的珩磨機(jī)床將加工精度更高，加工效率更快，加工范圍更廣泛。
參考文獻(xiàn)
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