鉸珩工藝在連桿生產中的應用
時間:2011-06-06 08:46:50 來源:未知
鉸珩工藝是在傳統珩磨基礎上發展起來的，鉸珩工藝融入了一部分鉸孔加工的特點，二者之間存在區別，同時又有聯系。
傳統珩磨工藝
傳統珩磨工藝方式是指珩磨條在轉動和往復運動的同時，向加工孔的內壁表面施加一定的壓力，在大量充足的磨削液內進行表面接觸加工的磨削方式。珩磨頭每一次往復行程去除金屬層的厚度為0.3～0.5mm。經過傳統珩磨加工可讓形狀和尺寸精度提高一級，表面粗糙度值可達到Ra0.63，尺寸精度可達到IT1。
珩磨主要用于內孔加工，也有用于加工外圓表面的，但很少應用。按照珩磨軸的布置方式，珩磨可分為立式和臥式兩種。一般珩磨大多為立式珩磨，通常加工孔的直徑為25～500mm的鋼和鑄鐵零件；臥式珩磨多用于加工深孔，但也有用于多個工件同時加工的情況，如二發廠原來采用的臥式珩磨機。
珩磨條的漲開方式分為機械和液壓兩種。珩磨條的磨料一般采用棕剛玉、白剛玉和碳化硅，根據加工材料和精度要求不同，有不同的選擇。
珩磨條的旋轉和往復運動速度、珩磨條的單位壓力是傳統珩磨的主要工藝參數。珩磨頭的旋轉和往復運動速度根據加工材料和工藝、精度要求進行選擇，一般其圓周速度為25～27m/min，往復速度為7～11m/min。同時，傳統珩磨的珩入和珩出長度也是較為重要的參數，直接決定加工孔的圓柱度，其調整要根據實際加工情況進行調整，一般珩入和珩出長度分別為珩磨條長度的2/3和1/3。
珩磨液一般采用加工針對性較強和滲透性較強的油劑磨削液。珩磨過濾裝置則根據加工精度和現生產狀態來選擇，其主要指標為過濾精度和流量。
鉸珩工藝
鉸珩工藝是在傳統珩磨基礎上發展起來的，由美國Barnes公司首創，經過德國GERHING和美國NAGEL等公司的發展，現在在較為先進的孔加工工藝中大量采用。
鉸珩工藝的主要特點在于其鉸珩珩磨頭和實際鉸珩過程。與傳統珩磨工藝相比，鉸珩珩磨頭已事先設定到工件所要求的最終加工尺寸。因此鉸珩的切削過程只需要1～3個往復行程即告完成。珩磨頭去除金屬層的厚度為2～20mm。經過鉸珩后可提高孔的形狀和尺寸精度一級，表面粗糙度值可達到Ra0.32，尺寸精度可達到IT1。鉸珩工藝最重要的特點是可以在一定程度上提高孔的位置精度。
鉸珩主要應用于內孔加工。按照珩磨軸的布置方式，鉸珩亦可分為立式和臥式兩種。珩磨條的漲開方式一般不采用液壓方式，而采用機械方式，同時根據珩磨條充分冷卻的需要，珩磨頭一般采用內冷方式。
珩磨條的材料一般采用金剛石和氮化硼(CBN)材料，這兩種材料的特性保證了珩磨質量和效率的提高，其特點如下：1.長壽命保證了完全自動化；2.良好的尺寸穩定性能夠獲得極好的幾何精度；3.可采用大磨削量，珩磨可以代替精鏜。
珩磨頭的旋轉和往復運動是珩磨的主要參數，其旋轉的圓周速度為30～50m/min，與傳統珩磨的速度相近，但其往復速度為0.5～6m/min，比傳統珩磨的速度要低很多。珩入和珩出長度對鉸珩加工工藝過程中加工孔的圓柱度影響不大。
珩磨液的要求要比傳統珩磨要求的適應性要強，但亦可以采用水劑珩磨液。珩磨過濾裝置要求較高的過濾精度和充分的流量。
兩種工藝方式的比較
鉸珩工藝是在傳統珩磨基礎上發展起來的，鉸珩工藝融入了一部分鉸孔加工的特點，二者之間存在區別，同時又有聯系，具體情況見表1。
表1 傳統珩磨與鉸磨工藝的特點比較
特點比較
工藝方法
傳統珩磨
鉸磨工藝
珩磨頭往復次數
多次，根據余量確定
1～3次，根據余量確定珩磨軸數
去除余量(半徑)
0.3～0.5µm
2～20µm
珩磨頭往復速度
7～11m/min
0.5～6m/min
珩磨頭圓周速度
25～27m/min
30～50m/min
珩入、珩出量影響程度
對加工孔的圓柱度影響較大
對加工孔的圓柱度影響不大
尺寸精度
IT1，在設備循環內極好
IT1，良好
尺寸測量
采用控制珩磨條擴張尺寸的簡介方法測量
設備穩定后不需要測量
表面粗糙度
Ra0.32
Ra0.63
珩磨軸布置方式
立式和臥式(較少)
立式和臥式
珩磨條漲開方式
液壓和機械，在加工中擴張
機械，加工中不需擴張，達到一定時間后停機擴張
珩磨條材料
棕剛玉、白剛玉、碳化硅
金剛石、氮化硼(CBN)
珩磨條壽命
200～500件
2～10萬件
珩磨液
油劑(高滲透性)
油劑、水劑(高滲透性)
過濾裝置
過濾精度要求不高
過濾精度要求高
生產效率
高
低
#p#分頁標題#e#鉸珩珩磨機的應用情況
1998年，一汽二發廠從 德國GERHING公司引進五軸立式鉸珩珩磨機(RS-NC 5-400-63)，用于加工連桿大、小頭孔。從驗收到現生產使用過程中，在珩磨余量超過其允許范圍的情況下，充分保證了連桿的加工精度，經過實際驗證，鉸珩工藝只有如下先進性：
- 機床結構特點
- 機床整體采用鑄造模塊焊接形式，不需要特殊安裝基礎，結構簡單；操作采用控制面板(GOP)實現人對機床各系統的控制和各種參數的設置；進給采用GERHING公司EMZ電氣－機械控制系統，實現后置測量補償；夾緊定位采用無間隙向下夾緊夾具，可靠地保證了軸與孔的同軸性；珩磨頭采用內冷形式，保證充分冷卻和潤滑作用；珩磨條采用金剛石材料，保證了極高的使用壽命。
- 控制操作系統
- 此機床的控制系統為西門子S5-155U系統，機床通過屏幕(GOP)操作。所有數據，如行程速度、軸轉速及上、下止點等均可以通過菜單式畫面輸入和更改。
- 在此控制系統的數據組包括：珩磨頭數據(珩磨頭號)；工件數據(工件類型編號)；珩磨流程參數。控制系統設計為兩種工作方式：調整(設置)方式可進行數據輸入和設置行程位置等；加工方式則通過加工畫面啟動全部珩磨流程進行自動加工。
- 進給控制系統
- 進給控制系統為電氣－機械式進給系統(EMZ)，采用此系統和各種不同的進給程序，能夠獲得最好的尺寸精度和幾何形狀。此控制系統能夠自動進行進給、尺寸檢查，自動進行珩磨條磨損檢查及過載安全檢查。
- 其采用一個三相伺服馬達通過離合器傳動軸及一套齒輪來驅動一個類似與滾珠絲杠形式的系統，將轉動轉換成主軸的軸向運動，從而使珩磨條漲開。
- 定位夾緊系統
- 此系統的原理是無間隙向下夾緊原理，其主要機構的目的是保證安全、無間隙夾緊。在珩磨頭進入加工工件前，夾具的無間隙夾緊原理起到作用，保證工件在水平方向上有限移動，在垂直方向上無自由度。由于工件可在水平方向移動，因此當珩磨頭進行到待加工工件孔內時，工件是可以水平移動的，這樣就確保了正確的中心位置。在珩磨頭進入加工孔內一定深度時，夾緊系統夾緊工件，以防止在珩磨頭返回行程中破壞孔加工表面，何時夾緊工件，可通過簡單調整實現。
- 珩磨工具的形式和特點
- 珩磨頭采用多個珩磨條和內冷形式。采用多個珩磨條的主要特點為通用性強，可適用于直徑差范圍為10mm的工件。多珩磨條形式即在一根珩磨軸上安裝多根珩磨條。由于這種珩磨頭上裝有的金剛石為耐磨材料，因此可以用于大珩磨量的加工條件(例如大切削量的粗珩)。內冷形式是指珩磨液從珩磨頭的孔內向孔壁噴出，這樣保證了孔加工過程中強的冷卻和潤滑效果。
鉸珩工藝在連桿生產中的實際應用和效果
- 應用傳統珩磨工藝的生產情況
- 實際生產中應用傳統珩磨最主要的問題是加工后工件的圓柱度嚴重超差，工件孔的形狀呈馬鞍型，這是無法解決的問題；由于傳統珩磨采用的是仿形加工，即在加工過程中是以加工孔自定位的，所以傳統珩磨無法解決孔的位置精度問題，甚至還會起到破壞作用。采用鉸珩工藝后，上述兩個問題得到了很好的解決。
- 應用鉸珩工藝后的生產情況
- 連桿生產采用鉸珩工藝后，連桿大頭孔、小頭孔的尺寸和形狀精度得到極大提高。同時提高了兩個孔的相對位置精度。
鉸珩工藝可完全保證產品要求，其Cm值均大于1.33，其穩定控制能力亦可以保證。
- 采用鉸珩工藝以來，連桿平行度和交叉度的校正率從90%降到現在的1～5%，切實解決了連桿平行度超差的難題。
結語
鉸珩工藝在現生產中的實際驗證證明，鉸珩工藝是一種先進的連桿精加工工藝，與傳統珩磨相比具有更多的優勢。但現生產中存在的問題是連桿小頭孔珩磨后存在劃傷問題(比例為0.5～1%)，這涉及到加工材料、金剛石珩磨條材料的選擇、珩磨液的適應性、前加工條件和珩磨參數的設定等諸多因素，相信在今后的發展中會得到進一步的解決。 #p#分頁標題#e#