普通珩磨和超声波振动珩磨培训课件

普通珩磨和超声波振动珩普通珩磨和超声波振动珩磨磨一一.珩磨工艺特征珩磨工艺特征v 珩珩磨磨加加工工是利用可缩涨的磨头，使珩磨条压向工作表面，以产生一定的接触面积和相应的压力，在适当的珩磨液作用下，珩磨条对被加工表面做旋转和往复进给的相对综合运动，来加工圆柱内表面的一种精整加工方法。珩磨用的工具叫做珩磨头，呈圆柱形。偶尔珩磨圆柱外表面时采用外珩磨头，但是其结构复杂，操作困难，加工效果比较差，所以外珩磨头几乎完全被淘汰了；因此，珩磨一般指的是珩磨内圆柱表面。1.珩磨定义珩磨定义2普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨一一.珩磨工艺特征珩磨工艺特征2.2.珩磨加工原理珩磨加工原理 珩珩磨磨是是利利用用带带有有磨磨条条（油油石石）的的珩珩磨磨头头对对孔孔进进行行精精整整、光光整整加加工工的的方方法法。珩磨时，工件固定不动，珩磨头由机床主轴带动旋转并作往复直线运动。在相对运动过程中，磨条以一定压力作用于工件表面，从工件表面上切除一层极薄的材料，其切切削削轨轨迹迹是是交交叉的网纹叉的网纹。3普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨一一.珩磨工艺特征珩磨工艺特征（1）脱落切削阶段（2）破碎切削阶段（3）堵塞切削阶段（1）脱落切削阶段（2）破碎切削阶段（1）定压进给珩磨（2）定量进给珩磨（3）不进给珩磨定压定压进给珩磨进给珩磨定量定量进给珩磨进给珩磨定压定压定量定量进给珩磨进给珩磨3.珩磨切削过程的分类珩磨切削过程的分类4普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨Diagram 这这些些珩珩磨磨用用量量，对对珩珩磨磨生生产产率率和表面光洁度有较大影响的因素和表面光洁度有较大影响的因素切削速度切削速度网文交叉角网文交叉角 油石油石 工作压力工作压力扩张扩张进给速度进给速度加工余量加工余量越行程越行程4.珩磨用量珩磨用量5普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨一一.珩磨工艺特征珩磨工艺特征 加工加工精度高精度高 表面表面质量好质量好 加工加工范围广范围广 生产率高生产率高 对机床精度对机床精度 要求低要求低 切削切削余量少余量少珩磨加工优点珩磨加工优点与一般切削加工相比与一般切削加工相比5.珩磨加工的特点珩磨加工的特点6普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨二二.珩磨设备简介珩磨设备简介珩珩磨磨机机床床立式珩磨机床立式珩磨机床卧式珩磨机床卧式珩磨机床特点特点珩磨头自由悬挂在机床主 轴上；珩磨头对机床主轴 各方面压力均匀。适用范围适用范围气缸孔、套孔、液压 缸孔和其它精密通孔 和不通孔特点特点在珩磨过程中，珩磨头容 易紧压下侧，使珩磨出来 的零件孔一边超差。适用范围适用范围珩磨长孔，如等径管 子、炮膛等。1.珩磨机床珩磨机床7普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨二二.珩磨设备简介珩磨设备简介图图1 立式珩磨机床立式珩磨机床8普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨二二.珩磨设备简介珩磨设备简介图图2 卧式珩磨机床卧式珩磨机床9普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨二二.珩磨设备简介珩磨设备简介珩磨机床的特征：珩磨机床的特征：机床主轴的旋转运动由电动机通过变速箱来带动；主轴的往复运动由液压控制；珩磨头与主轴的联结，多采用球头铰接；珩磨油石的缩涨也为液压控制；所以珩磨机工作时均匀而平稳，没有震动，生产率高，珩磨出来的零件质量好而稳定。10普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨二二.珩磨设备简介珩磨设备简介表1 几种珩磨机的主要工艺性能11普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造1.1.珩磨头必须具备的基本条件：珩磨头必须具备的基本条件：（1）油石能在径向均匀地涨缩，对加工表面的压力能调整并保 持在一定的调节范围；（2）油石座具有一定的刚度，当被加工孔的形状使油石的压力 增加时，油石在半径方向不致发生位移和歪斜；（3）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。12普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造2.珩磨头的结构形式珩磨头的结构形式(1)(1)通用珩磨头通用珩磨头 右图2，是中等孔径通用珩磨头，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3移动时，油石便可涨开或收缩。油石座直接与进给涨芯接触，中间不用顶销与过渡板，结构简单，进给系统刚性好。图图2 2 中等孔径通用珩磨头中等孔径通用珩磨头1本体前导向 2弹簧圈 3锥体涨芯 4油石座 13普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造 (2)小孔珩磨头小孔珩磨头 珩磨2 30mm的小孔时，磨头体与油石座成为一体，使涨芯与磨头体在整个长度上为面接触，以增强刚性。1 1）单单油油石石珩珩磨磨头头 如下图所示磨头，适用于加工直线度要求很高、孔径为2 30mm的孔，珩磨头由两根导向条与一根切削油石组成。图图3 单油石珩磨头单油石珩磨头1涨楔 2磨头体 3 油石座 4辅助导向条 5主导向条14普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造 2）对开轴瓦式珩磨头）对开轴瓦式珩磨头 由两个半圆形轴瓦构成，如下图所示。适用于加工直线度要求较高、有间断表面的孔。图图4 对开轴瓦式珩磨头对开轴瓦式珩磨头 1、3O形弹簧 2油石 4珩磨头 5调节板 6联结轴 7调节件15普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造 3 3）可调整的整体珩磨头）可调整的整体珩磨头 在大量生产中用这种珩磨头来加工高精度的孔。孔的形状误差可达0.5m以下，尺寸误差可控制在23m内，表面粗糙度Ra达0.2m。使用这种珩磨头的机床，一般均为立式多轴多工位珩磨机。珩磨头与主轴间为刚性联接，工件夹具设计成浮动形式。图图5 可调整的整体珩磨头锥孔可调整的整体珩磨头锥孔16普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造 （3 3）大孔珩磨头）大孔珩磨头 主要用于大孔径的珩磨加工，右图为凸环式大孔珩磨头，凸环4的外径接近珩磨孔径，以支持油石座2和承受珩磨切削力，具有较好的刚性。图图6 凸环式大孔珩磨头凸环式大孔珩磨头1弹簧圈 2油石座 3油石座横销 4凸环 5涨锥17普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造（4）特殊珩磨头）特殊珩磨头 盲孔珩磨头、锥孔珩磨头等，在此不详细讲解。图图7 盲孔珩磨盲孔珩磨a）长油石珩磨 b）长短油石珩磨图图8 锥孔珩磨头锥孔珩磨头1锥形心轴 2磨头本体 3油石座 4油石 5工件 6簧圈 7键18普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造珩磨夹具珩磨夹具典型结构典型结构典型典型加紧压板加紧压板弹性式弹性式珩磨夹具珩磨夹具浮动式浮动式珩磨夹具珩磨夹具3.珩磨夹具珩磨夹具19普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造珩磨头与夹具的配用与对中珩磨头与夹具的配用与对中 合理安排磨头与夹具的浮动环节，以保证在面接触的状态下能稳定地达到要求的加工精度。珩磨头与夹具浮动的目的是补偿机床、珩磨头、夹具的同轴度及轴线的倾斜度误差对加工精度的影响。若配用不当上述误差将不能充分补偿，将严重地影响加工精度。所谓对中就是调整珩磨夹具中的工件孔与导向套、珩磨机主轴的同轴度。保证对中要求才能收到减少误差，提高珩磨质量的效果。20普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨三三.珩磨头的构造珩磨头的构造表表2 2 珩磨头与夹具配用及对中要求珩磨头与夹具配用及对中要求21普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨四四.珩磨油石珩磨油石1.影响油石性能的因素影响油石性能的因素 珩磨前正确的选择油石，是保证顺利完成珩磨工艺的重要条件之一。油石的性能，主要有四个因素来决定油石的性能，主要有四个因素来决定：（1）制造油石用的磨料 （2）磨料的粒度 （3）油石的硬度 （4）粘结磨料用的结合剂22普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨四四.珩磨油石珩磨油石TL TL 代表绿碳化硅；代表绿碳化硅；280 280 代表磨粒的粒度；代表磨粒的粒度；ZRZR2 2 代表油石的硬度；代表油石的硬度；A A 代表粘结磨料用的结合剂代表粘结磨料用的结合剂23普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨四四.珩磨油石珩磨油石黑碳化硅黑碳化硅 表面光滑，硬度大，韧性较差，具有自锐作用；生产率高，表面光洁度好碳化硅碳化硅绿碳化硅绿碳化硅 表面光滑，硬度大，韧性较差，具有自锐作用；生产率高，表面光洁度好（2）碳化硅磨料）碳化硅磨料 适合珩磨强度低和性能脆的材料，如铸铁，黄铜等某些有色金属和非金属材料25普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨四四.珩磨油石珩磨油石磨料的粒度磨料的粒度 粒度是指磨料颗粒的粗细和大小。油石是用粒度很细的磨粒制成的。油石粒度越粗，切削金属越快，生产率越高，但加工表面光洁度较差；反之，粒度越细，得到的表面光洁度就越高。粗珩磨粗珩磨选择粒度80180的油石，通常采用的粒度120精珩磨精珩磨选择粒度为280W20的油石 26普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨四四.珩磨油石珩磨油石油石的硬度油石的硬度 油油石石的的硬硬度度，指的并不是磨料颗粒本身的硬度，而是油石结合剂的强度。而结合剂强弱的具体表现就是磨料颗粒从结合剂中脱落下来所需的力量的大小。需要的力量大，即为硬油石；反之为软油石。选择油石的硬度，应该和磨削的金属硬度成适当的反比。即磨硬的的金属要选择较软的油石；加工较软的金属选择的油石硬度要偏高一些。27普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨四四.珩磨油石珩磨油石2.珩磨油石的连接方式珩磨油石的连接方式机械加固式机械加固式胶合式胶合式压制式压制式28普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨五、珩磨常见问题及解决办法五、珩磨常见问题及解决办法1.圆度超差圆度超差产生原因产生原因解决办法解决办法加压变形修改夹具，使加压方式和加压力合适万向节摆动a、合理选择浮动接杆b、珩磨头归圆c、提高万向节制造精度d、降低转速油石座配合间隙过大或过小a、合理选择间隙b、更换磨损件工件孔中心与主轴不同心a、提高定位精度 b、提高夹具精度珩磨头扩张时各油石动作不一致提高珩磨头制造精度浮动节不灵活a、提高制造精度 b、选择合适的浮动方式工件壁不均匀，簙壁硬度不均a、增加净珩时间b、改善油石切削性能 c、设计专业夹具 d、控制进给速度珩磨头导向性不好a、加长油石 b、选择合适的浮动杆热变形a、加大冷却量b、检测冷却液温度是否正常 c、改善油石性能工件有沟槽，沟距不均匀a、采用宽油石b、改变切削网纹角 c、控制进给速度29普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨五、珩磨常见问题及解决办法五、珩磨常见问题及解决办法2.圆柱度超差圆柱度超差产生原因产生原因解决办法解决办法横向冲击大a、降低往复速度 b、调整换向时间往复位置不准确，横向过程不稳定a、提高设备的往复精度 b、稳定油温行程位置不合适a、选择合适的油石伸出量 b、调整换向时间串孔、间断孔间断距离大a、加大油石长度，同时跨三个孔台盲孔端偏小 a、先用短油石珩磨盲孔端b、增加盲孔端停留时间c、增加零件工艺退刀槽d、增加盲孔端珩磨次数30普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨五、珩磨常见问题及解决办法五、珩磨常见问题及解决办法3.粗糙度超差粗糙度超差产生原因产生原因解决办法解决办法油石选择不合适a、减小油石粒度 b、选用合适硬度的油石c、改变粘结剂 d、对油石浸渍处理压力过大a、降低油石压力 b、增加净珩时间切削速度选择不当a、提高旋转速度 b、降低往复速度切削液选择不当a、提高粘度 b、增加过滤精度c、及时更换切削液 d、加大切削液用量31普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨六、超声波振动珩磨简介六、超声波振动珩磨简介 超声波振动珩磨在切削领域和已应用的磨削加工领域中表现出一系列独特的优点：同等加工同等加工条件下条件下只需很小只需很小的的机床动力机床动力低切削力低切削力低磨削温度低磨削温度 低的低的表面粗糙度表面粗糙度和高精度和高精度被加工零件良好被加工零件良好的耐磨、耐腐蚀性的耐磨、耐腐蚀性32普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨六、超声波振动珩磨简介六、超声波振动珩磨简介1.1.超声振动加工的发展超声振动加工的发展 在国外，日本、德国在振动切削领域取得了显著成果；在国内，南京航空航天大学、哈尔滨工业大学、广西大学等单位在超声振动切削方面处于领先水平。超声振动珩磨，根据油石振动方向的不同一般可分为三种：轴向振动、径向震动、扭转振动。由于目前受超声换能器的限制，使用较多的是轴向振动。33普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨六、超声波振动珩磨简介六、超声波振动珩磨简介2.超声珩磨系统超声珩磨系统 简言之，超声振动珩磨就是在不改变珩磨头体基本结构的基础上，在油石条附加上一个超声频的轴向振动，实现油石磨粒脉冲珩磨。超超声声珩珩磨磨装装置置安装在珩磨机的主轴上。珩磨运动包括旋转，上下移动和超声振动。超超声声变变幅幅杆杆，其主要的作用是收集能量和有效的转换能量；也就是说，它能够放大高频的机械振动。工工具具振振动动系系统统，作为珩磨系统的主要阻抗负载，它完成珩磨切削而且决定系统的频率。柔柔性性杆杆从振动磁盘收到弯曲的振动后，将其转换成纵向振动，然后传输至油石座。油石座油石座随着油石一起振动，其频率与珩磨头一样。34普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨六、超声波振动珩磨简介六、超声波振动珩磨简介超超声声珩珩磨磨振振动动原原理理：超超声声波波发发生生器器1 1通通电电产产生生的的超超声声频频电电震震荡荡通通过过换换能能器器2 2转转换换为为超超声声机机械械振振动动，再再通通过过变变幅幅杆杆3 3将将换换能能器器2 2输输出出的的超超声声频频轴轴向向振振动动放放大大后后传传给给玩玩去去振振动动圆圆盘盘4 4，并并将将弯弯曲曲振振动动转转变变成成沿沿杆杆轴轴向向方方向向的的轴轴向向振振动动，再再通通过过挠挠性性杆杆5 5将将轴轴向向振振动动传传给给油油石石座座6 6，油油石石座座6 6带带动动油油石石7 7在在珩珩磨磨头头体体中中以以预预定定的的频率轴向振动。频率轴向振动。超声珩磨振动系统原理图1超声波发生器 2换能器 3变幅杆 4弯曲振动盘 5挠性杆 6油石座 7油石 8振动波形35普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨六、超声波振动珩磨简介六、超声波振动珩磨简介超声振动使珩磨油石具有较强的自砺性，超声振动使珩磨油石具有较强的自砺性，磨粒变得锋利，有利于提高切削效率磨粒变得锋利，有利于提高切削效率 超声振动珩磨时，由于高频振动提高了超声振动珩磨时，由于高频振动提高了实际切削速度，并以动态冲击力作用于切削，实际切削速度，并以动态冲击力作用于切削，从而可以获得较大的剪应力，有助于塑性金属从而可以获得较大的剪应力，有助于塑性金属趋于脆性状态，减少了塑性变形，有利于切削趋于脆性状态，减少了塑性变形，有利于切削超声振动降低了油石的堵塞性，超声振动降低了油石的堵塞性，可以选用较细磨粒的油石进行珩磨，可以选用较细磨粒的油石进行珩磨，提高加工零件的尺寸和形状精度。提高加工零件的尺寸和形状精度。超声振动珩磨超声振动珩磨 的特点的特点36普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨六、超声波振动珩磨简介六、超声波振动珩磨简介 超声波振动加工技术，迄今有许多方面已比较成熟并付诸于实践。但是，由于磨削加工的复杂性，超声磨削加工的许多机理还不十分明了，深一步的加工应用技术还在研究之中。世界各国目前均在重点开发和研究超声振动在磨削加工领域的高技术和应用课题。37普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨38普通珩磨和超声波振动珩磨普通珩磨和超声波振动珩磨