鉸珩工藝在連桿生產(chǎn)中的應(yīng)用
時(shí)間:2011-06-06 08:46:50 來源:未知
鉸珩工藝是在傳統(tǒng)珩磨基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，鉸珩工藝融入了一部分鉸孔加工的特點(diǎn)，二者之間存在區(qū)別，同時(shí)又有聯(lián)系。
傳統(tǒng)珩磨工藝
傳統(tǒng)珩磨工藝方式是指珩磨條在轉(zhuǎn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，向加工孔的內(nèi)壁表面施加一定的壓力，在大量充足的磨削液內(nèi)進(jìn)行表面接觸加工的磨削方式。珩磨頭每一次往復(fù)行程去除金屬層的厚度為0.3～0.5mm。經(jīng)過傳統(tǒng)珩磨加工可讓形狀和尺寸精度提高一級(jí)，表面粗糙度值可達(dá)到Ra0.63，尺寸精度可達(dá)到IT1。
珩磨主要用于內(nèi)孔加工，也有用于加工外圓表面的，但很少應(yīng)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(gè)工件同時(shí)加工的情況，如二發(fā)廠原來采用的臥式珩磨機(jī)。
珩磨條的漲開方式分為機(jī)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(jù)加工材料和精度要求不同，有不同的選擇。
珩磨條的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度、珩磨條的單位壓力是傳統(tǒng)珩磨的主要工藝參數(shù)。珩磨頭的旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度根據(jù)加工材料和工藝、精度要求進(jìn)行選擇，一般其圓周速度為25～27m/min，往復(fù)速度為7～11m/min。同時(shí)，傳統(tǒng)珩磨的珩入和珩出長(zhǎng)度也是較為重要的參數(shù)，直接決定加工孔的圓柱度，其調(diào)整要根據(jù)實(shí)際加工情況進(jìn)行調(diào)整，一般珩入和珩出長(zhǎng)度分別為珩磨條長(zhǎng)度的2/3和1/3。
珩磨液一般采用加工針對(duì)性較強(qiáng)和滲透性較強(qiáng)的油劑磨削液。珩磨過濾裝置則根據(jù)加工精度和現(xiàn)生產(chǎn)狀態(tài)來選擇，其主要指標(biāo)為過濾精度和流量。
鉸珩工藝
鉸珩工藝是在傳統(tǒng)珩磨基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由美國Barnes公司首創(chuàng)，經(jīng)過德國GERHING和美國NAGEL等公司的發(fā)展，現(xiàn)在在較為先進(jìn)的孔加工工藝中大量采用。
鉸珩工藝的主要特點(diǎn)在于其鉸珩珩磨頭和實(shí)際鉸珩過程。與傳統(tǒng)珩磨工藝相比，鉸珩珩磨頭已事先設(shè)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(gè)往復(fù)行程即告完成。珩磨頭去除金屬層的厚度為2～20mm。經(jīng)過鉸珩后可提高孔的形狀和尺寸精度一級(jí)，表面粗糙度值可達(dá)到Ra0.32，尺寸精度可達(dá)到IT1。鉸珩工藝最重要的特點(diǎn)是可以在一定程度上提高孔的位置精度。
鉸珩主要應(yīng)用于內(nèi)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(jī)械方式，同時(shí)根據(jù)珩磨條充分冷卻的需要，珩磨頭一般采用內(nèi)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(zhì)量和效率的提高，其特點(diǎn)如下：1.長(zhǎng)壽命保證了完全自動(dòng)化；2.良好的尺寸穩(wěn)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(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)是珩磨的主要參數(shù)，其旋轉(zhuǎn)的圓周速度為30～50m/min，與傳統(tǒng)珩磨的速度相近，但其往復(fù)速度為0.5～6m/min，比傳統(tǒng)珩磨的速度要低很多。珩入和珩出長(zhǎng)度對(duì)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(tǒng)珩磨要求的適應(yīng)性要強(qiáng)，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(tǒng)珩磨基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，鉸珩工藝融入了一部分鉸孔加工的特點(diǎn)，二者之間存在區(qū)別，同時(shí)又有聯(lián)系，具體情況見表1。
表1 傳統(tǒng)珩磨與鉸磨工藝的特點(diǎn)比較
特點(diǎn)比較
工藝方法
傳統(tǒng)珩磨
鉸磨工藝
珩磨頭往復(fù)次數(shù)
多次，根據(jù)余量確定
1～3次，根據(jù)余量確定珩磨軸數(shù)
去除余量(半徑)
0.3～0.5µm
2～20µm
珩磨頭往復(fù)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(duì)加工孔的圓柱度影響較大
對(duì)加工孔的圓柱度影響不大
尺寸精度
IT1，在設(shè)備循環(huán)內(nèi)極好
IT1，良好
尺寸測(cè)量
采用控制珩磨條擴(kuò)張尺寸的簡(jiǎn)介方法測(cè)量
設(shè)備穩(wěn)定后不需要測(cè)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(jī)械，在加工中擴(kuò)張
機(jī)械，加工中不需擴(kuò)張，達(dá)到一定時(shí)間后停機(jī)擴(kuò)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(chǎn)效率
高
低
#p#分頁標(biāo)題#e#鉸珩珩磨機(jī)的應(yīng)用情況
1998年，一汽二發(fā)廠從 德國GERHING公司引進(jìn)五軸立式鉸珩珩磨機(jī)(RS-NC 5-400-63)，用于加工連桿大、小頭孔。從驗(yàn)收到現(xiàn)生產(chǎn)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(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證，鉸珩工藝只有如下先進(jìn)性：
- 機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
- 機(jī)床整體采用鑄造模塊焊接形式，不需要特殊安裝基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；操作采用控制面板(GOP)實(shí)現(xiàn)人對(duì)機(jī)床各系統(tǒng)的控制和各種參數(shù)的設(shè)置；進(jìn)給采用GERHING公司EMZ電氣－機(jī)械控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)后置測(cè)量補(bǔ)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(nèi)冷形式，保證充分冷卻和潤(rùn)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(tǒng)
- 此機(jī)床的控制系統(tǒng)為西門子S5-155U系統(tǒng)，機(jī)床通過屏幕(GOP)操作。所有數(shù)據(jù)，如行程速度、軸轉(zhuǎn)速及上、下止點(diǎn)等均可以通過菜單式畫面輸入和更改。
- 在此控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)組包括：珩磨頭數(shù)據(jù)(珩磨頭號(hào))；工件數(shù)據(jù)(工件類型編號(hào))；珩磨流程參數(shù)。控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩種工作方式：調(diào)整(設(shè)置)方式可進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和設(shè)置行程位置等；加工方式則通過加工畫面啟動(dòng)全部珩磨流程進(jìn)行自動(dòng)加工。
- 進(jìn)給控制系統(tǒng)
- 進(jìn)給控制系統(tǒng)為電氣－機(jī)械式進(jìn)給系統(tǒng)(EMZ)，采用此系統(tǒng)和各種不同的進(jìn)給程序，能夠獲得最好的尺寸精度和幾何形狀。此控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)進(jìn)行進(jìn)給、尺寸檢查，自動(dòng)進(jìn)行珩磨條磨損檢查及過載安全檢查。
- 其采用一個(gè)三相伺服馬達(dá)通過離合器傳動(dòng)軸及一套齒輪來驅(qū)動(dòng)一個(gè)類似與滾珠絲杠形式的系統(tǒng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成主軸的軸向運(yùn)動(dòng)，從而使珩磨條漲開。
- 定位夾緊系統(tǒng)
- 此系統(tǒng)的原理是無間隙向下夾緊原理，其主要機(jī)構(gòu)的目的是保證安全、無間隙夾緊。在珩磨頭進(jìn)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(dòng)，在垂直方向上無自由度。由于工件可在水平方向移動(dòng)，因此當(dāng)珩磨頭進(jìn)行到待加工工件孔內(nèi)時(shí)，工件是可以水平移動(dòng)的，這樣就確保了正確的中心位置。在珩磨頭進(jìn)入加工孔內(nèi)一定深度時(shí)，夾緊系統(tǒng)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(shí)夾緊工件，可通過簡(jiǎn)單調(diào)整實(shí)現(xiàn)。
- 珩磨工具的形式和特點(diǎn)
- 珩磨頭采用多個(gè)珩磨條和內(nèi)冷形式。采用多個(gè)珩磨條的主要特點(diǎn)為通用性強(qiáng)，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(nèi)冷形式是指珩磨液從珩磨頭的孔內(nèi)向孔壁噴出，這樣保證了孔加工過程中強(qiáng)的冷卻和潤(rùn)滑效果。
鉸珩工藝在連桿生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用和效果
- 應(yīng)用傳統(tǒng)珩磨工藝的生產(chǎn)情況
- 實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用傳統(tǒng)珩磨最主要的問題是加工后工件的圓柱度嚴(yán)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(tǒng)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(tǒng)珩磨無法解決孔的位置精度問題，甚至還會(huì)起到破壞作用。采用鉸珩工藝后，上述兩個(gè)問題得到了很好的解決。
- 應(yīng)用鉸珩工藝后的生產(chǎn)情況
- 連桿生產(chǎn)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(shí)提高了兩個(gè)孔的相對(duì)位置精度。
鉸珩工藝可完全保證產(chǎn)品要求，其Cm值均大于1.33，其穩(wěn)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(xiàn)在的1～5%，切實(shí)解決了連桿平行度超差的難題。
結(jié)語
鉸珩工藝在現(xiàn)生產(chǎn)中的實(shí)際驗(yàn)證證明，鉸珩工藝是一種先進(jìn)的連桿精加工工藝，與傳統(tǒng)珩磨相比具有更多的優(yōu)勢(shì)。但現(xiàn)生產(chǎn)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(yīng)性、前加工條件和珩磨參數(shù)的設(shè)定等諸多因素，相信在今后的發(fā)展中會(huì)得到進(jìn)一步的解決。 #p#分頁標(biāo)題#e#