薄壁缸筒强力珩磨工艺

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第2234页（3837字）

珩磨能够方便地加工薄壁缸筒。以精冷拔无缝钢管为原材料，通过强力珩磨直接加工成缸筒内孔。工艺简单，生产效率是深孔镗削加工的2～3倍，材料利用率也在其3倍以上，废品率大大降低，并且缸筒外观好、重量轻。由于具备上述优点，缸筒内孔强力珩磨工艺得到日益广泛的应用，但是，珩磨对毛坯精度要求高，较深孔镗高5级以上。因此材料费用也高，受到材料规格及生产水平的一定限制。

(1)珩磨原理

珩磨切削是通过珩磨头上的油石的旋转运动、往复运动和垂直于加工面的径向进给运动完成的。前两种运动是珩磨油石的主运动，这两个运动的合成，使加工表面形成的磨粒切削轨迹呈交叉而不重复的网纹。见图37．5－8。

图37．5－8 珩磨运动原理图

图中 S₁→S₂→S₃珩磨油石运动轨迹；

U_w——油石往复运动速度；

U_y——油石圆周运动速度；

α——网纹角 ；

L△——珩磨头回转一周后，在轴向与原切削轨迹的超程量，或称搭接量，保证前后切削轨迹平滑衔接。

A——珩磨头两次往复行程期间，在工件圆周方向移动距离，称相位移，使油石轨迹不重复。

珩磨加工是通过油石和被加工面之间的互研进行切削的，可以达到很高的精度和很低的表面粗糙度。珩磨较容易地达到一般缸筒H9，的要求。为使油石能与孔表面均匀接触，珩磨头相对工件是浮动的，故珩磨加工不能修正相对位置误差。

珩磨径向进给，依靠油石扩涨压力，压力高则切削量大。精冷拔管，强力珩磨油石与机床的应用，为强力珩磨提供了有利条件，与传统的珩磨加工相比，从光整加工转变为有效的切削加工。金属去除率和生产效率有了很大提高。

(2)珩磨头

图37．5－9是典型的珩磨头结构图。

图37．5－9 珩磨头

1－拉簧；2－油石架；3－芯轴；4－尾部弹簧；5－顶杆；6－油石

油石6用粘接剂粘在油石架2上，油石架两端由拉簧1箍紧，使支架下端斜面与芯轴3锥面贴紧。当压力作用在顶杆5上时，芯轴向前移动，推动油石架沿本体上的长槽径向伸出，实现油石扩涨进给，压力去除后，芯轴在尾部弹簧4作用下退回，油石架在拉簧作用下也随之收回

(3)强力珩磨油石

油石要求在强力珩磨压力下，不发生崩裂破碎。切削力强，自励性好。不因硬度高而粘屑划缸，或因硬度低而降低耐用度。

油石渗硫，硫在磨削时起润滑作用，提高了油石的强度和寿命。由烟台砂轮厂生产。

缸筒经珩磨加工后，内孔粗糙度。珩磨油石选择见表37．5－4。

表37．5－4 珩磨油石选用表

油石结构尺寸见表37．5－5。

表37．5－5 油石尺寸选用表

(4)毛坯

以精冷拔管做缸筒毛坯，材质一般为低、中碳钢、低碳合金钢。如20^#、35^#、45^#、15MnV等。毛坯精度可参照液压和气动缸筒用精密内径无缝钢管(GB8713－88)选用。直线度选A级：0．3∶1000

(5)珩磨冷却润滑

为了及时排除切屑和散热。珩磨要有充分的冷却润滑。由于缸筒较长，卧式珩磨机可采用跟随内冷却方式即把冷却液出口接到珩磨头上，使冷却液随珩磨头直接浇到切削区域。

苏州特种油脂厂生产的强力珩磨油，可满足使用要求。

(6)工艺参数选择

A．油石越程量a

油石越程量是指珩磨头在行程两端位置时油石伸出工件的长度a。加工中，经验的越程量约为的珩磨油石长度。a过大，珩出的孔呈喇叭形；反之易出现腰鼓形。

B．加工余量δ

加工余量的大小，直接影响珩磨效率和珩磨质量。应在确保加工要求的前提下，减小加工余量。采用精冷拔管直接珩成内孔。δ一般在0．15～0．5mm，毛坯精度差、缸径大，余量留大些，反之，余量留小些。

C．油石工作压力p

油石工作压力是指垂直作用于油石单位面积上的力。它不仅影响金属去除量和油石损耗，而且还影响缸筒的几何形状和表面粗糙度。一般粗珩压力较高，精珩压力较低。

D．油石圆周速度U_y、往复速度U_w，网纹角a

以上参数之间的关系见图37．5－8，网纹角a与珩磨表面粗糙度、珩磨效率有密切关系，a为30°～60°时珩磨效率最高。一般，a值在粗珩时，选40°～60°；精珩时选20°～40°。

参数选择与毛坯状况、机床性能、缸筒内孔精度和粗糙度要求以及珩磨油石等有关。

(7)加工举例

A．工艺过程

图37．5－10为缸筒加工示意图。

图37．5－10 缸筒加工示意图

1－缸体；2－缸头

缸筒由缸体1，缸头2组焊而成。缸体毛坯采用精冷拔无缝管材。规格：Φ140×7．5×7092mm。材质为45^#钢。加工余量0．3～0．4mm。

缸筒加工工艺过程见表37．5－6。

表37．5－6 缸筒(珩磨)加工工艺过程表

B．珩磨机

珩磨机为H－10卧式自动珩磨机。

珩磨孔径：Φ40－Φ300(mm)，加工长度10000mm

主轴转速：20～160r／min无级调速。

进给速度：5～22m／min无级调速。

定压进给，可实现高低压自动转换；加工时间定时控制。

C．工艺参数选择

工艺参数见表37．5－7。

表37．5－7 工艺参数选择

D．油石扩涨压力

加工中，油石扩涨压力采用低、高、低分配形式，效果较好。见图37．5－11。

图37．5－11 珩磨油石低、高、低压力扩涨

其作用是

·初期低压：使油石与缸筒内孔磨合，并防止缸筒内孔因焊接变形或可能出现的缺陷，如局部磕扁，精度过低等而挤碎油石。

·中间高压：充分切削、效率高。

·最后低压：孔径进入公差带后，换上精珩油石降低压力，进行精珩，提高抛光能力，使表面粗糙度达到要求。

(8)缸筒装夹

薄壁缸筒装夹易产生变形，影响加工精度。加工时要特别注意。H10珩磨机是采用V型钳口定位夹紧，并辅助以钢丝绳-棘轮装置夹紧，以减小夹紧变形。一般是把钳口夹紧点放在缸头等壁厚处，且用力不宜过大。