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深孔珩磨加工技术的研究

来源:刀网

    张敏(西安石油大学)


  摘  要
  随着科学技术的发展,社会对加工效率的要求越来越高。珩磨加工是内孔精加工的一种有效方法,它不仅能去除较大的加工余量,而且能提高工件内孔的尺寸、几何形状精度和降低表面粗糙度,是一种高效、精密的机械加工方法。在珩磨金属材料,特别是难加工材料,如何提高其磨削效率,是珩磨加工技术的一个主要研究内容。

  本课题主要针对珩磨加工机理、混合磨料珩磨油石的磨削性能以及难加工材料的磨削特性进行了分析研究。其中主要介绍了珩磨加工技术的新发展、珩磨加工的特点及磨削力分析、各种常用磨料的磨削性能以及珩磨油石的磨损类型分析,并设计制造了十几种以多种磨料按不同比例混合的珩磨油石,针对几种金属材料(45“钢、不锈钢以及钛合金)进行了珩磨对比试验及试验结果分析,结合试验结果得出了磨削相关金属材料的最佳混合比例的油石,并由此得出混合磨料油石在磨削一些金属材料时具有比单一磨料

  石更好的磨削性能。同时针对几种难加工材料(不锈钢、钛合金及高温合金)进行珩磨磨削性能试验及分析,以确定最佳磨削效果的珩磨油石及工艺措施。

  关键词
  珩磨加工;珩磨油石;磨削性能;难加工材料


  第一章 绪论
  1.1研究深孔珩磨技术的目的及意义

  深-TL力H工是机械加工中加工难度较大、专业性较强的一种机械加工技术,它最初主要应用于国防军工制造业,如加工枪管和炮筒等。随着科学技术的进步及工业的发展,深孔加工技术已经运用到很多制造行业,如石油化工、航空航天工业、船舶、冶金、发电设备、橡胶机械等,从而使深孔加工成为机械加工中必不可少的一种工艺方法。特别是近年来随着宇航制造业、原子能工业、电力工业等行业的迅速发展,对机器及其零部件的综合性能提出了更高的的要求。新型高强度、高硬度的材料如钛合金、不锈钢、耐热合金、高锰钢、复合材料等应用越来越多,这些材料具有良好的物理机械性能、抗腐性能、抗磁性能和抗高温氧化性能。但它们的切削加工性一般较差,都属于难加工材料,主要表现为切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、断屑、排屑困难。在这类材料上加工长径比(L/D)较大的深孔时,具有相当大的加工难度。因此,难加工材料的深孔加工是深孔加工技术的一个主要研究内容,如何提高加工精度及加工效率是其中的一个主要研究课题。

  珩磨加工是内孔精加工的一种有效方法,它不仅能去除较大的加工余量,而且能提高工件内孔的尺寸、几何形状精度和降低表面粗糙度。其重要特征在于:不但加工精度高,更重要的是珩磨加工后的表面具有交叉网纹,有利于润滑油的储存及油膜的保持,并有较高的表面支承率,因此能承受较大的载荷,耐磨损,从而延长工件使用寿命;另一方面,由于珩磨速度低,油石与孔是面接触,因此每一磨粒的平均磨削压力很小,这样工件的发热量就很小,工件可能产生的变形量也小,工件表面几乎没有热损伤和变质层,适于加工运动精度高的精密配件。珩磨不同于磨削和研磨,它综合了磨削速度快和研磨精度高的特点,珩磨是油石与工件在面接触状态下,以较低的旋转速度和压力对工件进行微量切削的一种加工方法。深孔珩磨加工是深孔精加工最有效的方法之一,其珩磨精度及珩磨效率是决定珩磨加工性能的主要指标,如何提高珩磨精度及珩磨效率是深孔珩磨:OHT技术的一个主要研究内容,本课题所研究的目的是在一定加工条件及保证一定珩磨加工精度的前提下,采用混合磨料珩磨油石来提高珩磨效率,尤其是对难加工材料确定出其相适应的最佳混合磨料珩磨油石,以弥补深孔珩磨加工技术中有关混合磨料珩磨油石的磨削性能及难加工材料的磨削特性等方面内容的空白。同时根据所研究的成果,首先直接应用于我院深孔加工技术研究所,在取得良好的应用效果后,即可推广应用。因此,该课题的研究不仅在理论上可以填补深孔珩磨加工技术方面相关内容的空白,而且对实际生产具有良好的指导作用及应用前景。



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