珩磨油石與工作壓力的選用研究

劉 敏，王春艷

(黑龍江省齊齊哈爾北方機器有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

珩磨油石與工作壓力的選用研究

劉 敏，王春艷

(黑龍江省齊齊哈爾北方機器有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000)

油石與工作壓力的選用是珩磨加工的關(guān)鍵技術(shù)，是保證內(nèi)孔光整加工順利進行的重要環(huán)節(jié)。簡述了油石與工作壓力在內(nèi)孔珩磨過程中選用的基本原則，在選用油石磨料、硬度、粒度和工作壓力方面進行了分析，并通過實踐探索，確定了7A04超硬鋁工件的內(nèi)孔光整加工方案，采用數(shù)控加工得到了合格的薄壁細長筒類零件。

珩磨；油石；磨料；粒度；壓力；網(wǎng)紋交叉角

針對采用先進珩磨設(shè)備加工高精度工件，油石與工作壓力的選用是至關(guān)重要的。油石和工作壓力的選用與工件的加工精度及材料的力學(xué)性能存在著密切聯(lián)系，其選用是否合理，對產(chǎn)品質(zhì)量會產(chǎn)生重大的影響。

1 油石選用的幾個重要環(huán)節(jié)

油石性能包括磨料、硬度和粒度。

1.1 油石磨料的選用

磨料是油石的重要組成部分，它根據(jù)工件的材料力學(xué)性能選用。工件的材料力學(xué)性能也決定著磨料結(jié)合劑的選用，材料硬度高，應(yīng)選用軟結(jié)合劑；硬度低，應(yīng)選用硬結(jié)合劑。如果選用不合理，會影響工件在一定工作壓力下切削余量的變化程度。磨料及粘合劑的合理選用是保證零件質(zhì)量及提高生產(chǎn)效率的重要環(huán)節(jié)。工件的材料與磨料、結(jié)合劑選用的關(guān)系見表1。

1.2 油石硬度的選用

油石硬度根據(jù)工件的表面硬度選用。油石硬度表明了結(jié)合劑粘結(jié)磨料的牢固程度， 也表明了磨料在珩磨力作用下，從油石表面脫落的難易程度。油石硬度選用合理，可使磨料磨鈍后因珩磨力增大而自行脫落，新的鋒利磨料露出，使油石具有自銳性，珩磨效率高，精度高。如果硬度選用不合理，會造成油石磨損不一致，導(dǎo)致出現(xiàn)零件內(nèi)孔圓度誤差過大等問題。工件表面硬度與油石硬度的關(guān)系見表2。

表1 油石磨料和結(jié)合劑的選用[1]

表2 油石硬度的選用

1.3 油石粒度的選用

油石粒度根據(jù)工件表面粗糙度選用。工件表面粗糙度決定珩磨內(nèi)孔的磨削量，珩磨磨削量、切削力、工作壓力與油石粒度有密切的關(guān)系。

周向切削力公式為：

Fc=nfcAP

(1)

式中，n為油石數(shù)量；fc為周向切削力珩磨系數(shù)，fc=μcos(θ/2)，θ為網(wǎng)紋交叉角，0°<θ≤90°；A為單根油石工作面積，A=Lb；P為珩磨工作壓力。

軸向切削力公式為：

Ft=nftAP

(2)

式中，n為油石數(shù)量；ft為軸向切削力珩磨系數(shù)，ft=μsin(θ/2)，θ為網(wǎng)紋交叉角，0°<θ≤90°；A為單根油石工作面積，A=Lb；P為珩磨工作壓力。

珩磨切削力公式為：

(3)

式1～式3表明，切削力與珩磨工作壓力P、網(wǎng)紋交叉角θ成正比。因為珩磨工作壓力P與磨削量成正比，網(wǎng)紋交叉角θ決定內(nèi)孔表面粗糙度，進而決定油石粒度，所以切削力愈大，磨削量愈大，網(wǎng)紋交叉角愈大，表面粗糙度愈大，油石粒度愈粗。一般粗珩時，θ=40°～60°；精珩時，θ=20°～40°。通常選用θ=42°～43°，油石粒度為120、180和240等3種，它的合理選用也是確保工件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。不同的材料、表面粗糙度與油石粒度的關(guān)系見表3。

表3 油石粒度的選用[2]

2 工作壓力的選用

珩磨的工作壓力根據(jù)工件加工精度選用。工件加工精度低，應(yīng)選用較大的工作壓力；工件加工精度高，應(yīng)選用較小的工作壓力。合理選用油石工作壓力也是確保工件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。珩磨內(nèi)孔的磨削量也取決于加工精度，加工精度低，選用工作壓力大，則油石進給量大，內(nèi)孔的磨削量大。不同的材料、加工精度與工作壓力的關(guān)系見表4。

表4 工作壓力的選用

3 實踐應(yīng)用

加工工件為鋁合金細長薄壁筒，其內(nèi)孔尺寸為φ125H9，最大外圓尺寸為φ160f9，最大長度尺寸為2 075 mm。材料為7A04超硬鋁，密度小，熱導(dǎo)率高，剛度差。在淬火后時效處理，目的是提高屈服強度和硬度。工件在使用時主要承受內(nèi)部壓力，內(nèi)孔在承受一定的液壓和氣壓后，不允許在承壓和卸壓的狀態(tài)下出現(xiàn)變形現(xiàn)象。該工件內(nèi)孔設(shè)計要求表面粗糙度為Ra0.4 μm，直線度為φ0.2 mm，圓度為0.025 mm，同軸度為φ0.1 mm。為了保證上述加工精度要求，內(nèi)孔需要進行大余量的珩磨加工，故對油石和工作壓力的選用進行了探索，具體情況如下。

1)選用德國進口油石試珩。試珩效果不理想，主要表現(xiàn)在施加0～2 MPa的徑向壓力珩磨內(nèi)孔，在一定的時間內(nèi)，油石磨損程度無變化，內(nèi)孔尺寸變化量大，表面粗糙度大，說明磨削量過大。分析原因是油石磨料的選用有問題，磨料硬度大于材料硬度，使鋒利的磨料對零件內(nèi)表面進行大余量的磨削加工，造成表面粗糙度大，尺寸精度難以控制。

2)選用油石C120JV試珩。效果不太理想，主要表現(xiàn)在用相同的工作壓力和時間珩磨內(nèi)孔，油石磨損程度大，內(nèi)孔尺寸變化量顯著，表面粗糙度大，內(nèi)孔直線度為φ0.35 mm，說明珩磨壓緊力過大。分析原因是：a)油石粒度的選用有問題，磨削量與油石工作壓力正比關(guān)系不顯著，表面粗糙度大，說明油石選用過粗；b)工作壓力的選用有問題，工作壓力與油石磨損量成正比，說明該工作壓力不適合此工件。

3)選用油石C240JV和GC400JV，工作壓力為0～1.2 MPa試珩。效果理想，主要表現(xiàn)在：a)壓緊力由2.5 MPa調(diào)整到1.25 MPa，直線度為φ0.12 mm；b)用油石C240JV粗珩內(nèi)孔，油石磨損程度小，內(nèi)孔尺寸變化量趨于規(guī)則變化，表面粗糙度達到Ra1.6 μm，說明磨削量與油石工作壓力成正比關(guān)系；c)用油石GC400JV精珩內(nèi)孔，油石磨損程度小，內(nèi)孔尺寸變化量趨于規(guī)則變化，經(jīng)計量部門鑒定，表面粗糙度達到Ra0.4 μm，圓度和同軸度也滿足設(shè)計要求。

通過生產(chǎn)實踐表明，油石選用C240JV和GC400JV，工作壓力選用0～1.2 MPa，適合珩磨鋁合金細長薄壁筒這種熱導(dǎo)率高、剛度小的材料。選用油石的黑色碳化硅和綠色碳化硅磨料，其硬度大于工件材料硬度，能夠在磨鈍后自行脫落，露出新的鋒利磨料對工件內(nèi)表面進行珩磨。由此可見，對于硬度軟的材料，可以選用硬油石進行珩磨。

4 結(jié)語

通過對珩磨油石和工作壓力的探索及其在實踐中的應(yīng)用，總結(jié)了一些經(jīng)驗。合理選用油石與工作壓力關(guān)鍵在于掌握工件的加工精度和材料的力學(xué)性能。

[1] 楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2] 趙志修.機械制造工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1985.

責(zé)任編輯彭光宇

SelectionResearchofHoningHoneandPressure

LIU Min，WANG Chunyan

(Heilongjiang Qiqihar North Machinery Company，Qiqihar 161000，China)

The selection of the hone and pressure is the key to honing and the prerequisite to finishing inner holes successfully.This paper deals with the basic principles for applying the proper hone and pressure to honing inner holes.Considering the performances and characteristics of the new material that is honed,which includes the machining difficult point and operating step,and is employed by analyzing such hone material as hardness,grit and cross hatch angle and the pressure.The machining difficult point is that the machined part is of slim and thin-wall cylinder type.By the practise,the processing program of superduralumin 7A04 in inner bore is ensured, and we get the eligible parts through numerical control machine methods.

vertically honing,hone,hining material,grit,pressure,cross hatch angle

TG 580

：B

劉敏(1965-)，女，高級工程師，主要從事機械制造等方面的研究。

2014-11-24