一种新型的珩磨技术——刷珩磨.doc

《一种新型的珩磨技术——刷珩磨.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、一种新型的珩磨技术——刷珩磨本世纪初JosephSunnen首先预示了现代珩磨工艺将成为一种表面精加工技术。随着珩磨技术的发展，珩磨已成为一种材料切除工艺，用来修整不合适的孔。但是在低速下使用油石珩磨内孔不能有效地切除材料。珩磨油石作为一种表面精加工工具实际上对金属表面都会产生损伤，而刷珩磨可以在不引起表面损伤的情况下提高表面精度。一、早期的珩磨早期的珩磨只是为了解决汽车工业中汽缸孔的加工问题。早期的镗孔工具及加工机床加工出的汽缸壁表面存在搓板现象。汽缸壁表面与活塞环之间的密封性不好，活塞环得不到合适的润滑，这样会很快地磨损引擎

2、的第一组环。最后在很短的时间内就必须更换活塞环。粗镗出来的汽缸壁会使活塞裙磨损严重，因此需要修整加工。活塞环中的金属杂质也会引起损伤。随着活塞在缸孔内的往复运动，活塞环磨除了汽缸壁上不规则的的细微凸出点。这些切除下来的金属微粒污染了润滑系统，堵塞了过滤器，并引起汽缸壁垂直方向的划伤。杂质也会划伤活塞裙。划伤的第二个原因是不良的润滑。由于细微的凸出点在它们被磨平之前，其中较高的凸出点把涂在汽缸壁上的润滑膜刺破了(如图1)。当活塞在整个行程中碰到这些凸出点时就出现了金属与金属之间的接触，活塞环的速度达到最低点。活塞环的使用寿命短，活塞

3、裙的划伤及缸孔的磨损都是由于活塞在粗糙的缸孔内往复运行所造成的，也是不可避免的，从而导致发动机耗油多，效率低。即便如此，早期的小汽车也不得不使用这种发动机。图1汽缸壁表面的凸出点刺破了润滑油膜，导致活塞环通过该点时出现金属与金属间的接触在Sunnen的珩磨工艺之前，汽车制造商加工汽缸壁表面所使用的唯一的方法就是Winton汽车公司的加工方法。它适合于小孔的加工。为了除去内孔表面凹凸不平之处，采用使钢球从小孔中通过的方法，而钢球的直径比汽缸孔的直径大0.05mm到0.076mm。当钢球从孔中通过时从而挤平缸孔的内表面

4、。这种工艺今天我们称之为滚珠法，并且除了缸孔加工外这种工艺现在仍然在使用着。但是在早期的汽车制造业中滚珠法不适用，因为早期的缸孔直径前后不一样大，挤压时会产生过多的接触压力，有时压力太大使缸孔壁出现裂纹。另外被钢球挤碎的细物会被压入缸孔内表面，使缸壁受损。当Sunnen提出了另一个更有效的加工方法时，汽车制造工业完全接受了它。Sunnen的新珩磨工艺就是将油石组装到珩磨头上进行珩磨。珩磨头在缸孔内旋转，同时用手来控制珩磨头的往复运动。珩磨工具最初设计成柔性的，油石通过弹簧夹具组装，并随缸孔原有的几何形状进行加工。珩磨的切除量

5、一般都很小，在2.54μm～50.8μm之间，珩磨后的表面粗糙度可达Ra24。鉴于这种情况，珩磨只能改善缸孔内表面质量，实质上没有改变它的几何形状和尺寸。由于油石是由柔性夹具把持的，因此它与汽缸孔的接触压力比较小。这样不仅可磨平表面，而且可使缸壁不受损伤。但是油石在通过缸孔内表面上的凹陷处时会出现架桥现象(如图2)，结果珩磨过的表面网纹均匀性不好。图2早期珩磨中油石通过工件表面高点时出现架桥现象二、珩磨转变为切削加工随着珩磨的发展，制造商看到了在加工制造业中可扩大珩磨的作用。因为零部件在钻孔后必须进行珩磨，机械工程师开始用珩

6、磨来解决钻孔过程中产生的问题。要解决这个问题必须使用更硬些的珩磨，进行材料的切除加工。把珩磨设计成可由手工控制旋转对油石施加压力。这些机械动作开始由自动机械伸胀系统来完成，后来又被液压系统所取代。每一次转变都需要硬度更高、结合力更强的油石，从而使油石受压时不受损坏。这个发展使珩磨变成了非常昂贵的切削加工。现代珩磨采用高技术的金属结合剂超硬材料工具，具有精度高、设计优良、耐高压等特点。这些工具的珩磨范围大，从直径为3.175mm的小孔到直径为914.6mm的大孔都可以进行珩磨。虽然在加工能力上有所增加，但是这些工具在切除材料过程

7、中会对工件产生很大的损伤。珩磨中工具的相对滑行速度低，而压力非常高，使工件产生划伤并出现切屑重叠和网状微裂纹。这些裂纹的尺寸和分布决定于工件的材质。例如珩磨铸铁材料，裂纹深度可达50μm，而切屑重叠面积超过2500μm2。通过减少压力和引入无火花磨削，这种损伤可得到适当控制。如果使用具有弹性的且较软的结合剂制造的油石加工，工件就不会出现裂纹。因为它切削自由，切除量较小。然而这些措施和方法使得加工工艺更难控制而且也更费时间。珩磨用的冷却液和润滑材料对当今超硬材料油石来讲也是个问题。缸孔内必须充满按特殊配方制成的磺酸盐冷却液。如果

8、没有这种冷却液，低速恒定的接触会使油石受压增加。冷却液中的磺酸盐具有包裹切屑的能力，并可防止切屑与油石块粘结。尽管如此，然而要清除掉冷却液和润滑材料中的有害物质是非常困难而又昂贵的。操作人员天天与这些液体接触也会使他们的皮肤受到损伤。考虑到这些环保