常州精密钢管博客

精密钢管的深孔珩磨与挤压

珩磨是在低的切削速度下,对工件表面进行光整加工的方法,是磨削的一种特殊形式,也是一种较高效率的机械加工工艺。它能够进步工件尺寸和几何外形精度及降低工件表面粗糙度,而广泛于内孔的光整加工。

1、精密钢管珩磨管珩磨加工的工作原理,是在一定机械作用下,珩磨条(轮)和工件的相对运动条件下,对工件表面进行低速磨削。

2、精密钢管珩磨管珩磨加工的特点:加工精度高,珩磨后圆度可达0.0005~0.005mm,尺寸精度可达0.005~0.025mm,表面粗糙度可达Ra0.4~0.05μm,而且无烧伤、嵌砂和裂纹;珩磨主要用于加工孔,适用于加工长径比大于10的深孔,还可以适用于其它成形加工(球面、平面、外圆等)。珩磨孔的直径为Φ1~Φ1200mm,长度可达12000mm。几乎所有的材料均可以进行珩磨;珩磨后的表面纹理,有利于油膜的形成,而使工件使用寿命增长;珩磨对机床的精度要求低,工人劳动强度低,可适用普通机床(车、铣、镗、钻床)加工高精度的孔。

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珩磨油石


  1. 3、精密钢管珩磨管珩磨油石(轮)的选择:珩磨油石(或轮)的选择,是根据工件材料和工件的表面质量要要求,来选择它们的特性(磨料、粒度、硬度和结合剂)的。


  2. 1)、磨料:珩磨碳钢、合金钢时,选用白刚玉(WA);珩磨不锈钢、轴承钢高速钢时,选用单晶刚玉(SA)或铬刚玉(PA);珩磨不锈钢、高强度钢、高温合金、耐热钢时,选用立方氮化硼(CBN):珩磨硬脆材料时,选用碳化物磨料(GC、C、BC、D)。
    2)、粒度:磨料的粒度是根据工件表面粗糙度的要求来选择。
    Ra0.8μm为120#~150#;Ra0.4μm为150#~240#;Ra0.2μm为240#~W40;Ra0.1μm为W40~W20;Ra<0.05μm为<W20。
    3)、结合剂:条式和大直径孔珩磨时,一般选用陶瓷结合剂(V)和树脂结合剂(B)外,还采用青铜结合剂(QT),小孔径珩磨条也多采用B和QT结合剂。珩磨轮一般采用树脂结合剂。
    4)、硬度:在相同条件下,珩磨油石的硬度应比砂轮的硬度低一些,以保证油石在珩磨过程中自锐性好。普通油石的硬度在J~P(软3~中硬1)选用,金刚石和立方氮化硼油石的硬度在M~S(中~硬1)选用。总之,珩磨油石(轮)的硬度与工件材料的硬度有关。也即是工件材料的硬度高,油石的硬度应低。
    5)、浓度:只有金刚石和立方氮化硼为磨料的磨具才规定浓度。它是指1cm3体积中含有金刚石或立方氮化硼磨料的重量(克拉)。常用油石的浓度为150%(6.6克拉/cm3)、100%(4.4克拉/cm3)、75%(3.3克拉/cm3)、和50%(2.2克拉/cm3)四种。它也和工件材料的硬度和磨料粒度有关,硬度高的工件材料和磨料粒度粗,也就选高浓度;反之,就选低浓度。
    6)、油石长度和珩磨轮直径:珩磨油石长度一般为1.5倍孔径;珩磨轮直径一般为Φ50~Φ120mm。


  3. 4、精密钢管珩磨管的珩磨头:深孔珩磨头有以下几种,如图20~21。珩磨头的结构形式,根据不同的需要有很多种,如有珩磨小孔、大孔、锥孔、盲孔和台阶孔。从扩张力分有定压的、手动扩张的。

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  1. 5、精密钢管珩磨管的珩磨液:珩磨钢或铸铁时,采用80%煤油+20%的机械油;珩磨青铜、铝,采用煤油。


  2. 6、精密钢管珩磨管的珩磨工艺参数:圆周速度Vc=15~28m/min,往复速度Va=10~20m/min,交叉角Θ=30o~45o,如图22,合成速度Ve=20~35m/min。

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  1. 交叉角的计算:
    Vc=VecosΘ/2(m/min)
    Va=VesinΘ/2(m/min)
    7、珩磨时的工作压力:一般为0.1~0.8MPa,精珩时取小值。


    8、精密钢管珩磨管的珩磨余量:和般为2ap=0.05~0.1mm,或取前工序总误差的2~2.5倍。现在在加工长度较大的油缸时,可用无缝钢管,不经过切削,采用刚性珩磨头,直接珩磨加工出油缸。


    9、精密钢管珩磨管的轮式珩磨:轮式珩磨也是一种对工件表面进行光整加工的方法之一。它的原理与实质是利用细粒度磨料的珩磨轮,在浮动的状态下,对工件表面进行低速磨削。轮式珩磨可采用单轮、双轮或多轮的形式。珩磨轮安装的工件轴线在空间相成25o~35o,如图23~25所示。

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  1. 精密钢管珩磨管轮式珩磨可适用于不同硬度、材质的材料,对前工序工件表面粗糙度要求不高,可达到Ra0.05μm的表面粗糙度。由于它在浮动状态下工作,不能改变工件的外形精度。它适用于外圆、内孔、平面,更适用大孔径深孔的光整加工。
    1)、轮式珩磨的工艺参数:余量:2ap=0.05~0.1mm;工件(或珩磨磨头)速度:Vc=50~80m/min;进给量:f=0.2~1mm/r;接触压力:100—200N。
    2)、珩磨轮特性的选择:参考条式珩磨,但它的结合剂一般采用树脂结合剂。
    3)、珩磨液:粗珩时,可加油酸,一般采用煤油80%~90%+10#机械油10%~20%。
    4)、珩磨轮的修整:可采用人造聚晶金刚石(PCD)刀具车削,使内外圆同轴和外形接近工作状态;在珩磨过程中自行修整其外形。
    5)、珩磨轮制造:珩磨轮工作层由磨料70%,环氧树脂20%,乙二胺7%,邻苯二甲酸二丁酯3%组成。浇注前先用容器把环氧树脂加热到70~80℃,把磨料加热到60℃左右,倒在一起搅拌均匀,再把其它两种倒进搅拌均匀,再加热到70~80℃,并不停地搅拌,3min后即可浇注到模型中,如图26所示,等固化冷却后出模,修整后即可使用。

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   深孔的挤压
挤压加工是小孔表面精整和强化的方法之一,它可以得到IT5~IT6的精度和Ra1.6~0.21μm的表面粗糙度,而且对于工具要求简单,对机床的精度要求也低。它适合于孔径Φ2~Φ50mm的孔,而且加工效率也很高。它的特点是精整尺寸、挤光表面、强化表层。
1、挤压元件:挤压元件的外形如图27所示。它是由工具钢、合金工具钢、高速钢和硬质合金制造。前三种材料淬火后硬度达到HRC60~66,加工后的表面粗糙度应小于Ra0.05μm。

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在使用时最常采用的是a、d、e三种。它的前锥角α和后锥角αˊ=4o~5o;棱带宽度b=1.5~2mm,也可以用b=1/13d+0.3的公式计算(d为孔径);球形挤压头的球径D=孔径d+过盈量。
2、挤压过盈量:挤压头直径大于工件孔径的量为过盈量。过盈量小了,孔挤压后无法全部熨平反之会产生拉毛和刮伤。它的大小与工件材料、孔径和孔的壁厚有关,有般为0.05~0.1mm。孔径小,孔壁薄时,取小值。
3、挤压方式:孔的长度较短和孔径大时,采用推挤,反之采用拉挤。拉挤还可以在拉床上进行。
4、挤压速度:工件为塑性材料时,Vc=2~5m/min,为脆性材料时(如铸铁、黄铜),Vc=5~7m/min。
5、挤压润滑剂:工件为塑性材料时,为黄油或MoS2油膏或机械油+石墨;工件为脆性材料时,用机械油+豆油;挤压铝时,用高浓度的乳液;挤压铸铁时,用煤油。其中机械油+石墨效果最好。

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加工深孔数控钻床


结束语:

加工深孔,是机械加工比较难而复杂的加工,所以在加工的每一环节都应严谨对待,不可忽视。只要熟悉和把握加工条件的每一环节,就能达到预想的目的。


深孔的珩磨(原理、特点、珩磨头、珩磨液、工艺参数、工作压力、轮式珩磨)





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