珩磨作为光整加工的一种,在零部件加工行业特别是汽车行业有着普遍的应用,主要用于发动机缸孔、曲轴轴承孔、连杆、齿轮内孔、空压机箱体、控制阀体、滑动轴承及其他台阶孔的加工。珩磨技术应用的主要目的是改善工件表面粗糙度,获得符合图样要求的表面结构、形状公差以及直径等。本文以缸孔的加工过程为例对米乐中国股份有限公司的调整过程进行介绍。
关于珩磨后缸孔表面质量的调整,本文主要从表面粗糙度的调整、网纹角的调整及其他常见问题的解决进行介绍。
1.表面粗糙度的调整
(1)加工余量的选择
精镗后缸孔的尺寸情况、表面质量状态以及珩磨后零件的质量要求,对于珩磨的加工余量的分配方案极为重要。通常情况下,珩磨加工需要直径方向上40~75 mm的加工余量,以及表面粗糙度Ra1.0~3.0 mm的要求。
表面粗糙度的情况必须与加工余量的大小相匹配,以确保清除先前加工循环的任何加工痕迹。余量小,不能充分消除缸孔固有误差,重新建立精度;余量大,珩磨时间长,加工效率低,油石磨损快,加工成本高而且加工精度差,质量不稳定。粗珩磨、半精珩磨和精珩磨之间的余量分配也是同样的道理。
(2)砂条的选择
对珩磨的表面质量起决定因素的是珩磨砂条,也被称为油石。砂条的选择主要取决于下面几个因素:工件材质、产品图样要求和余量分配等。
砂条的性能主要是由磨料、磨料的粒度、砂条硬度及结合剂等因素决定。
目前常用的磨料有金刚石和CBN(立方氮化硼)两种。金刚石砂条主要应用于铸铁和其他低硬度金属的加工中,CBN砂条主要用于硬质钢的加工。在这两种高硬度磨削材料的实际应用中,金刚石占55%,氮化硼占45%。
磨料的粒度是表示磨粒的颗粒尺寸,粒度的单位是微米,粒度号越小磨粒越细,粒度号越大则磨粒越粗。粒度的选择主要取决于对工件表面的加工精度和生产效率的要求。粗粒度及中等粒度具有较好的切削性能,适用于粗珩磨及半精珩磨加工;细粒度则应用于精珩磨加工。被加工零件的物理机械性能也是决定粒度的因素之一,硬度低、延展性及韧性大的材料宜用粗粒度刀具加工,而硬度高性脆的材料宜用细粒度刀具加工。
磨料的浓度是指单位体积珩磨条中磨料颗粒的质量。粒度不变的情况下,浓度越高,磨料越多。浓度影响沟槽数量,浓度越高,有效沟槽数量相对越多。浓度过低,相当于减少了参与切削的刀头,会降低切削速度。浓度的选择应与加工效率及成本进行综合考虑。
砂条硬度与磨粒硬度是两个概念,是指结合剂对磨粒黏结能力的强弱。珩磨砂条的硬度过低,结合剂对磨粒的黏结能力弱,磨粒脱落快,尺寸容易超出规定值,同时砂条消耗快;珩磨砂条的硬度过高,已磨耗的磨粒不易脱落,珩磨条自锐性不良,表面易堵塞,导致切削性能低甚至消失,尺寸往往达不到规定值。
砂条的自锐性与机床参数的调整有关。在一定压力前提下,砂条的自锐性要好。在工作中,逐渐磨钝的砂粒要能脱落,逐步更新。磨钝的磨粒不脱落则拉不出沟槽;没有磨钝的磨粒脱落则造成浪费,没有达到物尽其用的原则。
砂条硬度与结合剂的选择、配比有关。常见的结合剂包括青铜结合剂、陶瓷结合剂、树脂结合剂及电镀金属结合剂等。
(3)加工参数的调整
在加工余量基本一致、砂条固定不变的情况下,调整加工参数可以在一定范围内改变缸孔表面质量。
在讲解加工参数调整细节前,我们先了解一下米乐中国股份有限公司涨刀系统的差异。目前米乐中国股份有限公司通常采用两种不同涨刀系统主轴:电子机械式涨刀系统和液压涨刀系统。电子机械式涨刀系统常用于粗珩和半精珩主轴;液压涨刀系统常用于精珩主轴。
不同涨刀系统使用的参数不同。除旋转速度、往复行程加速度和往复行程速度等基本参数外,电子机械式涨刀系统参数还包括膨胀脉冲当量、膨胀速度、珩磨次数或珩磨时间,液压涨刀系统参数还包括膨胀压力、珩磨次数或珩磨时间等。这些参数用来衡量砂条涨刀力及该力的作用在工件表面的时间长短。砂条涨刀力的大小即作用在工件加工表面的压力大小,对于工件珩磨后的表面质量有着决定性的影响。一旦压力过大,加工表面容易产生微小的毛刺和卷边,对比如图2所示。针对不同的涨刀系统,我们可以调整类似的参数。精珩压力、珩磨次数或珩磨时间、旋转速度的变化对表面质量都是有影响的。特别需要注意的是设备调整参数后,由于刀具磨损状态的更新,调试结果在几个零件加工后才能得到完整的体现,也就是说要调试后前几个零件是不具有参考价值的。