數控珩磨加工技術研究與應用

王延飛

珩磨是磨削加工的一種特殊形式，是隨著汽車的誕和生發展應運而生的，在現代汽車制造業和航空航天領域有著廣泛的應用。

一、珩磨技術的發展與現狀

隨著現代工業的發展，珩磨技術在航空航天及汽車發動機領域成為發動機氣缸、氣缸體孔、起落架簡體以及工程機械中重要的液壓缸等精密零件孔加工不可或缺的工藝技術。越來越多的各種長短孔、薄壁類孔、盲孔、不均勻壁厚類孔迫切需要珩磨機床對孔進行加工，以保證其表面粗糙度、圓度及尺寸精度要求。

在珩磨技術方面，目前在發動機氣缸、工程機械液壓系統及飛機起落架液壓系統中普遍采用珩磨加工技術，但主要采用進口高精度數控立式珩磨機床，例如，美國善能公司最新推出的高精度數控立式珩磨機床SV-2410.由于采用了計算機控制系統，它比其他機械控制系統更改的保證珩磨加工效率和加工精度要求。

國產珩磨機床近年來有了很大的進步，出現了如寧夏大河機床等優秀的珩磨設備廠商，但無論在加工精度、制造水平還是在控制技術方面，與國外相比都有較大的差距，整體珩磨工藝技術水平較低，對珩磨加工技術的研究仍然局限于珩磨頭的制作機沙條的選材上，對珩磨的工藝參數研究幾乎是空白，根本無法滿足現代航空航天和汽車工業技術要求，目前國內市場上精密高效機床幾乎全部為國外品牌壟斷。

二、珩磨加工工藝

珩磨是磨削加工的一種特殊形式，是能使加工表面達到高精度、高表面適質量、高壽命的高效加工方式。是一種快速高效的內孔精加工工藝，應用范圍十分廣泛。

珩磨的定義：是用鑲嵌在珩磨頭上的油石（也稱珩磨條）對精加工表面進行光整加工。珩磨與孔表面的接觸面積較大，加工效率較高。加工時由漲開機構將油石沿徑向漲開，使其壓向工件孔壁，從而產生一定的接觸面積，同時珩磨頭做旋轉和往復運動，而零件不動，從而實現珩磨。珩磨工藝具有以下特點。

（1）珩磨的表面質量好，珩磨后表面粗糙度可達Ra0.8-0.2，甚至更低；

（2）加工精度高，圓度、圓柱度可達0.5 μm；軸線直線度可達1μm；

（3）交叉網紋有利于貯油潤滑，實現平頂珩磨，可獲得較好的相對運動摩擦，獲得較理想的表面質量，同時改變了內孔的表面結構組織，形成了具有很好的潤滑效果潤滑油膜表面；

（4）珩磨主要用于孔加工，是以原底孔中心為導向，加工孔徑范圍為5-500mm，深徑比可達10，甚至更大；

（5）珩磨與研磨相比，珩磨具有可減輕工人體力勞動、生產率高、易實現自動化等特點。

適合珩磨的工件材質有鑄件、鋼件、不銹鋼、鈦合金陶瓷材料等。根據不同材料可選擇相應材料的油石，如白剛玉油石、碳鋼玉油石、立方氮化硼油石和人造金剛石等。珩孔時采用金剛石和立方氮化硼磨料，加工中油石磨損量很小，因此孔的進度在一定程度上取決與珩磨油石的原始精度。所以珩磨前要選擇質量好的廠商，同時要很好的修整油石，以保證孔的精度。目前國內外珩孔加工普遍采用的工藝方法為：

珩前精磨（鏜） 粗珩 精珩。

筆者以下面的零件為例，

零件描述：套筒一孔徑：中88（+0.035/0）mm（退刀槽：20mm）

材料：30CrMnSiA HRC45

加工長度：264mm，（總長328mm）

表面鍍鉻：l0-20um

重量：≤8Kg

珩后要求：

尺寸：中88（+0.035/O）mm

粗糙度：Ra0.2um

圓度：0.01

根據以上要求，我們選擇的珩磨機床型號為善能SV-310，加工工藝流程為：

零件加工總余量：0.18-0.2mm（可根據實際情況進行調整），

前道工序粗糙度：Ral.6-Ra0.8（一般由磨內孔保證）

圓度：0.04mm

工具：選用SUl＼INEN D6-P28（ 2.0） -88-C粗精珩工具。

第一步：粗珩

珩油石：D6-P28（ 2.0） -NM55-OIA-C

D6-P28（ 2.0） -NM05-OIA-C

去除余量：0.018-0.02mm

圓度：0.02mm

粗糙度Ra0.4

第二步：鍍鉻

第三步：精珩

D6-P28（ 2.0） -DM05-OIA-C

去除余量：0.01-0.015mm

圓度：≤O.Olmm

粗糙度：≤Ra0.2

加工時珩磨機采用的加工參數：

1、珩磨速度Vt（m/min）： 25-30

2、珩磨頭往復速度Va（m/min）： 10-25

3、珩磨壓力P（MPa）： 4-8

由于零件為回轉體結構，為防止零件在珩磨中轉動，需制作專用工裝加緊，保證工件不動。

如果工件在珩磨前的精度很高，可以少留余量，以提高加工效率。

我們挑選三件套筒進行加工，結果是：

通過上述實驗加工，最終工件的實際情況滿足了相應的技術要求，但也要注意以下幾點：

1、珩磨時孔的同軸度無法保證。

2、珩磨盲孔時需預留適當的空刀槽。

3、珩磨時應選擇適當的冷卻液，一般采用專用的珩磨油。這樣可以延長油石的使用壽命。

三、珩磨技術的發展趨勢

珩磨加工工藝一直在進行著優化，大批量的生產需要整套的珩磨解決方案，包括自動上料系統和自在線測量系統。隨著技術和經驗豐富人員的員工的缺乏，需要更多的工業自動化解決方案。珩磨機的控制系統正變得更加易于操作，減少了對操作工的經驗要求。將來機床的控制都通過網絡連接到其它機床，可視系統也將被加入到機床控制系統中，用來遠程監控，便于機床的維修和故障診斷，相應的控制系統可決定合適更換刀具或安裝新的油石，更加的方便快捷。

低成本的油石技術也正在研發中，而冷卻液的技術改進會進一步提高油石的壽命，減少與其相關的危害及廢物處理問題。

總之，珩磨已成為能快速可靠地去除一定的余量、提高表面粗糙度和精度的一種半精加工和精加工的工藝方法.珩磨不需要特殊的條件就能使零件獲得精確的尺寸、幾何精度、良好的表面質量和高的使用壽命，因而在國內外機械制造業的各個領域中被廣泛應用，甚至成為某些領域中必不可少的加工手段。