精整加工現(xiàn)在是1頁\一共有52頁\編輯于星期日CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering精整加工概述第十章精整加工1超精加工

2珩磨加工3現(xiàn)在是2頁\一共有52頁\編輯于星期日310.1精整加工概述10.1.1精整加工的范疇及特點(diǎn)1.精整加工的定義

精整加工是指精加工后從工件上切除極薄的材料層，以提高工件加工精度和降低表面粗糙度的加工方法。如超精加工、珩磨加工等。光整加工CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是3頁\一共有52頁\編輯于星期日2.精整加工的特點(diǎn)切削速度遠(yuǎn)低于磨削速度。（100m/min）精整加工具有特殊運(yùn)動形式。精整加工所使用的磨具不需修整。使用高品質(zhì)微粒磨料制成的固結(jié)磨具油石。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是4頁\一共有52頁\編輯于星期日10.1.2精整加工機(jī)理精整加工是一種選擇壓力作用點(diǎn)的加工方法當(dāng)工具與工件在一定寬度面上接觸，施加壓力后，自動地選擇局部突出的地方加工，故僅切除承受壓力處的材料。這種加工方法使工具與工件分別隨行對方引導(dǎo)而同時逐步提高精度，即使工具多少存在誤差，由于加工過程中工具上的誤差點(diǎn)也被切除，提高了工具精度，故與一般強(qiáng)制進(jìn)給的切削方法不同，可獲得較高的加工精度。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是5頁\一共有52頁\編輯于星期日10.2超精加工（UPM）超精加工的定義和機(jī)理1超精加工的工藝參數(shù)2超精加工的過程3超精加工的特點(diǎn)4外輪磨加工5CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是6頁\一共有52頁\編輯于星期日1、超精加工的定義超精加工是一種固結(jié)磨粒壓力進(jìn)給的精整加工方法。它將微細(xì)磨粒和低強(qiáng)度結(jié)合利制成的油石加壓在待加工表面上，并作短行程往復(fù)振動，在油石與工件的接觸表面上，加注大量適當(dāng)粘度的油液，油石相對工件作低速圓周運(yùn)動。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是7頁\一共有52頁\編輯于星期日超精加工的機(jī)理外圓超精加工：在充分的冷卻潤滑條件下，安裝在振動頭上的細(xì)粒度油石以力p（一般取0.05～0.3MPa）與工件接觸，并作振幅為A（一般取1～6mm）、頻率為f（一般取5～50Hz）的縱向振動;工件作轉(zhuǎn)速為nw的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(圓周速度vw一般不超過700m/min，最高可達(dá)1000m/min)。因此，油石上的磨粒相對于工件表面的綜合運(yùn)動軌跡為一正弦曲線，這有利于磨粒保持鋒利的切削刃和有效地消除工件表面的形狀誤差。如工件表面比油石長，則油石或工件還應(yīng)有速度為vf的縱向進(jìn)給運(yùn)動CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是8頁\一共有52頁\編輯于星期日超精加工時工件旋轉(zhuǎn)，超精加工頭帶著油石相對于工件表面作軸向低頻振動。這種復(fù)合運(yùn)動在工件表面上留下的磨痕為交叉網(wǎng)紋，磨粒在工件表面上的軌跡見下圖。油石的往復(fù)振動由電動機(jī)帶動的偏心機(jī)構(gòu)驅(qū)動。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是9頁\一共有52頁\編輯于星期日油石振動的往復(fù)速度與工件的回轉(zhuǎn)線速度合成的切削速度v為：CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是10頁\一共有52頁\編輯于星期日式中vw——工件回轉(zhuǎn)線速度（m/min）；

va——油石往復(fù)運(yùn)動速度（m/min）；

vmax——最大切削速度（m/min）；

φ

——偏心銷中心繞偏心盤回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)角（o）；

Dw——工件直徑（mm）；

nw——工件轉(zhuǎn)速（r/min）；A——油石雙振幅（mm）；

f——油石振動頻率（次/min）；

θmax——最大切削角（o）。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是11頁\一共有52頁\編輯于星期日2、超精加工的工藝參數(shù)工藝參數(shù)1.最大切削角2.油石的振動頻率及振幅3.工件的圓周線速度4.油石的壓強(qiáng)5.縱向進(jìn)給量6.切削液現(xiàn)在是12頁\一共有52頁\編輯于星期日1.最大切削角（刀具和工件所形成的夾角）切削角θ與油石壓力一起影響超精加工的狀態(tài)。如圖，在一定的壓力下，θ小，油石處于堵塞狀態(tài)，只能作鏡面加工；θ大，油石磨粒處于脫落狀態(tài)，能實(shí)現(xiàn)切削加工。油石的切削作用越強(qiáng)，生產(chǎn)率越高，但表面粗糙度越高。因此粗超精加工時θmax可選大一些，一般取30~45o；精超精加工時，一般取10~20oCollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是13頁\一共有52頁\編輯于星期日2.油石的振動頻率及振幅振動頻率f越高，切削作用越強(qiáng)，因而加工效率越高。但f受到超精頭和工藝系統(tǒng)剛度的限制，頻率過高可能使工件表面出現(xiàn)振紋，使表面粗糙度升高。一般粗超精加工f取1500~2000次/min，精超精加工f取500~1500次/min。振幅A越大切削作用越強(qiáng)，但表面粗糙度值越高。粗超精加工選3~5mm；精超精加工選1~3mm。3.工件的圓周線速度工件的圓周線速度越高，最大切削角越小，磨粒的切削作用弱，加工效率低，表面粗糙度值低。但如果圓周線速度越高，則會引起工藝系統(tǒng)振動，使表面粗糙度升高。一般取6~30m/min。4.油石的壓強(qiáng)油石的壓強(qiáng)越強(qiáng)，切削作用越強(qiáng)，加工效率越高。但壓強(qiáng)過大會劃傷表面；壓強(qiáng)過小油石的自勵性減小，切削作用差，加工效率低，磨粒易鈍化。一般取0.098~0.2MPa。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是14頁\一共有52頁\編輯于星期日5.縱向進(jìn)給量縱向進(jìn)給量越大加工效率越高，但表面粗糙度升高。6.切削液切削液的作用是沖洗切屑和脫落的磨粒，并在油石與工件之間形成油膜，以自動控制切削過程。要求潤滑性好，無分解腐蝕作用。一般采用配比為80%煤油與20%錠子油的混合液。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是15頁\一共有52頁\編輯于星期日3、超精加工過程超精加工過程可分4個階段(1)開始時油石磨掉粗糙凸峰的強(qiáng)烈切削階段；(2)工件粗糙層被磨除后的正常切削階段；(3)磨粒變鈍,其作用是由切削過渡到摩擦拋光的微弱切削階段；(4)油石和工件已很光滑，接觸面積大大增加，因而壓強(qiáng)下降，磨粒已不能穿破油膜與工件接觸，于是進(jìn)入停止切削階段。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是16頁\一共有52頁\編輯于星期日4、超精加工的特點(diǎn)及應(yīng)用超精加工的特點(diǎn)(1)工件使用壽命提高5倍左右。(2)裝配后可減小運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲8—10dB，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。(3)超精加工的余量比磨削余量減小一個數(shù)量級，實(shí)

際上只有幾個微米。(4)超精加工表面為交叉網(wǎng)紋，容易存油，磨削時不易出現(xiàn)磨損、發(fā)熱和燒研現(xiàn)象。(5)超精加工具有較復(fù)雜的軌跡，而且能由切削作用過渡到研磨，可較快地降低表面粗糙度。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是17頁\一共有52頁\編輯于星期日超精加工的應(yīng)用

(1)汽車和內(nèi)燃機(jī)零件、軸承、精密量具等小粗糙度表面；

(2)適于加工曲軸﹑軋輥﹑軸承環(huán)和各種精密零件的外圓﹑內(nèi)圓﹑平面﹑溝道表面和球面等。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是18頁\一共有52頁\編輯于星期日5、輪式超精磨輪式超精磨是用細(xì)粒度的固結(jié)磨粒在浮動狀態(tài)下進(jìn)行低速磨削的精整加工方法。主要用于精整加工尺寸較大的精密零件的內(nèi)外圓表面。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是19頁\一共有52頁\編輯于星期日輪式超精磨原理和磨削運(yùn)動

工件在頂尖間以轉(zhuǎn)速nw旋轉(zhuǎn)，兩磨輪在工件兩側(cè)彈簧力作用下壓向工件，磨輪軸線與工件軸線夾角a。當(dāng)工件轉(zhuǎn)動時，由摩擦力帶動磨輪以轉(zhuǎn)速n0旋轉(zhuǎn)，同時磨輪還沿工件軸向以速度vf做進(jìn)給運(yùn)動，由此組成磨削運(yùn)動。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是20頁\一共有52頁\編輯于星期日輪式超精磨與超精加工

相同點(diǎn)：兩者均用細(xì)粒度磨具在浮動狀態(tài)下進(jìn)行低速的固結(jié)磨粒壓力進(jìn)給加工，能提高工件的表面質(zhì)量，獲得有利貯存潤滑油的交叉網(wǎng)紋軌跡，改善工件表面的物理力學(xué)性能。不同點(diǎn)：前者在工件旋轉(zhuǎn)時，磨具做全程單向進(jìn)給運(yùn)動，后者磨具作往復(fù)運(yùn)動；前者對工件前工序要求不高，能修整工件的錐度，后者卻對工件前工序有一定要求，能修整工件的波紋度。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是21頁\一共有52頁\編輯于星期日10.3珩磨加工（honing）珩磨工藝特征1珩磨設(shè)備簡介2珩磨頭的構(gòu)造3

珩磨油石4

珩磨常見問題及解決辦法5CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是22頁\一共有52頁\編輯于星期日一.珩磨工藝特征珩磨加工是利用可縮漲的磨頭，使珩磨條壓向工作表面，以產(chǎn)生一定的接觸面積和相應(yīng)的壓力，在適當(dāng)?shù)溺衲ヒ鹤饔孟?，珩磨條對被加工表面做旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進(jìn)給的相對綜合運(yùn)動，從而達(dá)到改善表面質(zhì)量、改善表面應(yīng)力狀態(tài)和提高被加工零件精度的目的，是一種多刃切削的精加工方法。珩磨一般指的是珩磨內(nèi)圓柱表面。1、珩磨定義CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是23頁\一共有52頁\編輯于星期日2、珩磨加工原理珩磨是利用帶有磨條（油石）的珩磨頭對孔進(jìn)行精整、光整加工的方法。

珩磨時，工件固定不動，珩磨頭由機(jī)床主軸帶動旋轉(zhuǎn)并作往復(fù)直線運(yùn)動。在相對運(yùn)動過程中，磨條以一定壓力作用于工件表面，對孔進(jìn)行低速磨削和摩擦拋光。

其切削軌跡是螺旋形交叉的網(wǎng)紋。一.珩磨工藝特征CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是24頁\一共有52頁\編輯于星期日（1）脫落切削階段（2）破碎切削階段（3）堵塞切削階段（1）脫落切削階段（2）破碎切削階段

（1）定壓進(jìn)給珩磨

（2）定量進(jìn)給珩磨（3）不進(jìn)給珩磨定壓進(jìn)給珩磨定量進(jìn)給珩磨定壓—定量進(jìn)給珩磨3、珩磨切削過程的分類一.珩磨工藝特征CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是25頁\一共有52頁\編輯于星期日珩磨用量

這些珩磨用量，對珩磨生產(chǎn)率和表面光潔度有較大影響的因素切削速度網(wǎng)文交叉角

油石工作壓力擴(kuò)張進(jìn)給速度加工余量越程量4、珩磨用量一.珩磨工藝特征CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是26頁\一共有52頁\編輯于星期日5、

珩磨加工的特點(diǎn)一.珩磨工藝特征

表面質(zhì)量好與一般切削加工相比

加工精度高珩磨加工優(yōu)點(diǎn)

加工范圍廣CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering生產(chǎn)率高對機(jī)床精度

要求低

切削余量少現(xiàn)在是27頁\一共有52頁\編輯于星期日圖1立式珩磨機(jī)床二.珩磨設(shè)備簡介CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是28頁\一共有52頁\編輯于星期日圖2臥式珩磨機(jī)床二.珩磨設(shè)備簡介CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是29頁\一共有52頁\編輯于星期日二.珩磨設(shè)備簡介珩磨機(jī)床立式珩磨機(jī)床臥式珩磨機(jī)床特點(diǎn)——珩磨頭自由懸掛在機(jī)床主

軸上；珩磨頭對機(jī)床主軸

各方面壓力均勻。適用范圍——?dú)飧卓?、套孔、液?/p>

缸孔和其它精密通孔

和不通孔特點(diǎn)——在珩磨過程中，珩磨頭容

易緊壓下側(cè)，使珩磨出來

的零件孔一邊超差。適用范圍——珩磨長孔，如等徑管

子、炮膛等。1、珩磨機(jī)床CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是30頁\一共有52頁\編輯于星期日珩磨機(jī)床的特征：(1)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由電動機(jī)通過變速箱來帶動；(2)主軸的往復(fù)運(yùn)動由液壓控制；(3)珩磨頭與主軸的聯(lián)結(jié)，多采用球頭鉸接；(4)珩磨油石的縮漲也為液壓控制；

所以珩磨機(jī)工作時均勻而平穩(wěn)，沒有震動，生產(chǎn)率高，珩磨出來的零件質(zhì)量好而穩(wěn)定。二.珩磨設(shè)備簡介CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是31頁\一共有52頁\編輯于星期日表1幾種珩磨機(jī)的主要工藝性能二.珩磨設(shè)備簡介CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是32頁\一共有52頁\編輯于星期日三.珩磨頭的構(gòu)造珩磨頭必須具備的基本條件：

（1）油石能在徑向均勻地漲縮，對加工表面的壓力能調(diào)整并保

持在一定的調(diào)節(jié)范圍；

（2）油石座具有一定的剛度，當(dāng)被加工孔的形狀使油石的壓力

增加時，油石在半徑方向不致發(fā)生位移和歪斜；

（3）珩磨到最后尺寸時，油石能迅速縮回，以便珩磨頭從孔內(nèi)

退出。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是33頁\一共有52頁\編輯于星期日珩磨頭的結(jié)構(gòu)形式(1)通用珩磨頭

右圖3，是中等孔徑通用珩磨頭，由磨頭體、油石、油石座、導(dǎo)向條、彈簧、錐體漲芯組成。

當(dāng)漲芯錐體3移動時，油石便可漲開或收縮。油石座直接與進(jìn)給漲芯接觸，中間不用頂銷與過渡板，結(jié)構(gòu)簡單，進(jìn)給系統(tǒng)剛性好。圖3中等孔徑通用珩磨頭1—本體前導(dǎo)向2—彈簧圈

3—錐體漲芯

4—油石座三.珩磨頭的構(gòu)造CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是34頁\一共有52頁\編輯于星期日

(2)小孔珩磨頭

珩磨Φ2~Φ30mm的小孔時，磨頭體與油石座成為一體，使?jié)q芯與磨頭體在整個長度上為面接觸，以增強(qiáng)剛性。

1）單油石珩磨頭如下圖所示磨頭，適用于加工直線度要求很高、孔徑為Φ2~Φ30mm的孔，珩磨頭由兩根導(dǎo)向條與一根切削油石組成。圖4

單油石珩磨頭1—漲楔2—磨頭體3—油石座4—輔助導(dǎo)向條5—主導(dǎo)向條三.珩磨頭的構(gòu)造CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是35頁\一共有52頁\編輯于星期日2）對開軸瓦式珩磨頭

由兩個半圓形軸瓦構(gòu)成，如下圖所示。適用于加工直線度要求較高、有間斷表面的孔。研磨頭的徑向擴(kuò)漲進(jìn)給是通過楔形漲芯作用于兩個半圓形軸瓦的斜面上，縮回是靠軸向兩端的兩個0形彈簧圈的彈力。圖5對開軸瓦式珩磨頭

1、3—O形彈簧2—油石4—珩磨頭5—調(diào)節(jié)板6—聯(lián)結(jié)軸7—調(diào)節(jié)件三.珩磨頭的構(gòu)造CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是36頁\一共有52頁\編輯于星期日3）可調(diào)整的整體珩磨頭

在大量生產(chǎn)中用這種珩磨頭來加工高精度的孔?？椎男螤钫`差可達(dá)0.5μm以下，尺寸誤差可控制在2~3μm內(nèi)，表面粗糙度Ra達(dá)0.2μm。使用這種珩磨頭的機(jī)床，一般均為立式多軸多工位珩磨機(jī)。珩磨頭與主軸間為剛性聯(lián)接，工件夾具設(shè)計成浮動形式。圖6可調(diào)整的整體珩磨頭錐孔三.珩磨頭的構(gòu)造CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是37頁\一共有52頁\編輯于星期日（3）大孔珩磨頭

主要用于大孔徑的珩磨加工，右圖為凸環(huán)式大孔珩磨頭，凸環(huán)4的外徑接近珩磨孔徑，以支持油石座2和承受珩磨切削力，具有較好的剛性。

圖7凸環(huán)式大孔珩磨頭1—彈簧圈2—油石座3—油石座橫銷4—凸環(huán)5—漲錐三.珩磨頭的構(gòu)造CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是38頁\一共有52頁\編輯于星期日（4）特殊珩磨頭圖8盲孔珩磨a）長油石珩磨b）長短油石珩磨圖9錐孔珩磨頭1—錐形心軸2—磨頭本體3—油石座4—油石5—工件6—簧圈7—鍵三.珩磨頭的構(gòu)造CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是39頁\一共有52頁\編輯于星期日三.珩磨頭的構(gòu)造3.研磨頭體連接桿：珩磨頭通過連接桿與主軸的進(jìn)給軸連接起來，連接桿的上端用圓錐或圓柱平鍵與主軸連接，下端的孔與珩磨頭滑配，靠珩磨頭上的短銷傳動，珩磨頭只宜單向驅(qū)動。連接桿的結(jié)構(gòu)一般有浮動、半浮動和剛性三種形式。CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是40頁\一共有52頁\編輯于星期日表2珩磨頭與夾具配用及對中要求三.珩磨頭的構(gòu)造CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是41頁\一共有52頁\編輯于星期日四.珩磨油石1.影響油石性能的因素珩磨前正確的選擇油石，是保證順利完成珩磨工藝的重要條件之一。

油石的性能，主要有四個因素來決定：（1）制造油石用的磨料（2）磨料的粒度（3）油石的硬度（4）粘結(jié)磨料用的結(jié)合劑CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是42頁\一共有52頁\編輯于星期日TL代表綠碳化硅；280代表磨粒的粒度；ZR2

代表油石的硬度；A代表粘結(jié)磨料用的結(jié)合劑四.珩磨油石CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是43頁\一共有52頁\編輯于星期日(1)磨料

目前珩磨油石主要是由白剛玉、黑碳化硅、綠碳化硅等三種磨料所制成。白剛玉磨料——硬度高且尖銳，但韌性差，磨粒容易破碎。

適宜珩磨淬火鋼、高碳鋼、高速鋼及薄壁零件等抗拉強(qiáng)度高和韌性相當(dāng)大的金屬。

四.珩磨油石CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是44頁\一共有52頁\編輯于星期日黑碳化硅表面光滑，硬度大，韌性較差，具有自銳作用；生產(chǎn)率高，表面光潔度好碳化硅綠碳化硅表面光滑，硬度大，韌性較差，具有自銳作用；生產(chǎn)率高，表面光潔度好碳化硅磨料

適合珩磨強(qiáng)度低和性能脆的材料，如鑄鐵，黃銅等某些有色金屬和非金屬材料四.珩磨油石CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是45頁\一共有52頁\編輯于星期日(2)磨料的粒度

粒度是指磨料顆粒的粗細(xì)和大小。油石是用粒度很細(xì)的磨粒制成的。油石粒度越粗，切削金屬越快，生產(chǎn)率越高，但加工表面光潔度較差；反之，粒度越細(xì)，得到的表面光潔度就越高。粗珩磨——選擇粒度80~180的油石，通常采用的粒度120精珩磨——選擇粒度為280~W20的油石四.珩磨油石CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是46頁\一共有52頁\編輯于星期日(3)油石的硬度油石的硬度，指的并不是磨料顆粒本身的硬度，而是油石結(jié)合劑的強(qiáng)弱。而結(jié)合劑強(qiáng)弱的具體表現(xiàn)就是磨料顆粒從結(jié)合劑中脫落下來所需的力量的大小。需要的力量大，即為硬油石；反之為軟油石。

選擇油石的硬度，應(yīng)該和磨削的金屬硬度成適當(dāng)?shù)姆幢取＜茨ビ驳牡慕饘僖x擇較軟的油石；加工較軟的金屬選擇的油石硬度要偏高一些。四.珩磨油石CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering現(xiàn)在是47頁\一共有52頁\編輯于星期日2.珩磨油石的連接方式機(jī)械加固式膠合式壓制式四.珩磨油石CollegeOfMechanicalAndVehicleEngineering切削力負(fù)荷集中在夾緊螺釘上油石易破裂、結(jié)構(gòu)部緊湊牢固可靠、膠合后油石高度不一致輕巧省力、