珩磨机床的分类和应用
肖飞来
摘要：分析了内圆珩磨机床的加工原理，比较了内圆珩磨与内圆磨的不同之处，介绍了珩磨机床的类型和在机械加工中的应用，对未来珩磨机床领域的发展趋势做了一定的展望。对相关厂家在珩磨机床的选型方面有一定的参考作用
关键词：珩磨 内圆磨 立式珩磨 卧式珩磨
珩磨是一种常用的精加工工艺，可获得高的尺寸精度、形状精度、和低的粗糙度（可达Ra0.05），并且内孔表面有交叉网纹，如图示。珩磨机床是磨床的一个分支。珩磨机床的种类有平面珩磨机床，外圆珩磨机床，内圆珩磨机床等。世界上目前应用最多的是内圆珩磨机床，本文从内圆珩磨机床的原理出发，就其分类和应用等作比较研究。
内圆珩磨原理及与内圆磨的不同
其工作原理如下：珩磨油石相对于被加工工件内孔既作旋转运动，又作往复直线运动，同时，珩磨油石在孔内作径向的涨缩，从而达到珩磨出一定网纹角度的内孔表面，得到相应的内孔几何形状精度（直线度，圆度，锥度）和表面粗糙度。
珩磨运动原理示意图
简单地说，珩磨运动是3种运动的合成，是一种相对运动。珩磨运动要求工件或者装夹油石的主轴之一必须处于相对浮动状态。而内圆磨加工时，工件必须刚性夹紧，砂轮在孔内作径向涨缩，同时砂轮在孔内作单一方向运动。由此可以看出，珩磨与内圆磨最大的差别是往复运动和相对浮动。正是这种差别造成了珩磨与内圆磨在加工后能提高的精度参数不一样：珩磨加工能提高内圆的几何形状精度，比如直线度，圆度，锥度，及表面粗糙度，珩磨后内孔表面有交叉网纹；内圆磨不仅能提高内圆的几何形状精度，而且能提高内孔对外圆的同轴度，对端面的垂直度等位置精度，内磨后孔内没有交叉网纹，只有螺旋线或累计同轴圆环。从原理就能看出珩磨是磨床的一个分支。从理论分析结果来看，内圆磨完全可以替代内孔珩磨；但是，从90年代以来，国内珩磨机床的应用却越来越广泛，大有替代内孔磨的趋势：
1，工艺上规定必须要采取珩磨工艺即要求有珩磨网纹的零件则必须运用珩磨机床加工，如汽车缸体缸套，摩托车缸体等。珩磨后的交叉网纹能储油形成一层油膜，在发动机工作时具有极其重要的作用。
2，一部分没有位置精度要求，只要内孔的高精度零件，如模具导套等。若采用内圆磨加工，受到很多因素的影响，砂轮的质量好坏，工件的材质，机床本身的制造精度等。而珩磨机床受这些因素的影响较小，在同等条件下，珩磨机床加工能达到的内孔几何形状精度比内圆磨要高。
3，有位置精度要求的一部分零件如连杆，轴套等，在内孔精加工前已经由镗孔铰孔或专机等机加工工艺保证位置精度，只要在内孔加工中不破坏此位置精度即可。此时，若运用内圆磨加工，由于夹具的制造误差和二次定位装夹的误差容易引起加工后位置精度反而比加工前增大的问题。采用珩磨工艺，由于工件或装夹油石的主轴其中之一处于相对浮动状态，则绝对不会出现破坏位置精度的情况。只要珩磨后能提高内孔的几何形状精度，则就达到了加工的效果。摩托车初级主动齿轮运用珩磨机床加工的优良合格品就充分说明了此结论。
4，必须通过内圆磨来提高位置精度的零件则无法运用珩磨工艺达到。只有超高精度的内圆磨和优良的工夹具才能充分保证加工的精度。
内圆珩磨机床的类型和应用
世界上珩磨机床的制造厂家很多，国外的专业生产厂家有：
德国的GERHING（格林）公司，CADIA（卡地亚）公司等；
美国的SUNNEN（善能）公司；
日本的AOBA（青叶）公司，NISSIN（日进）公司，MITSTOSHIBA（三菱）公司等；
国内也有很多机床厂家（近20余厂家）生产各种珩磨机床：
山东德州机床厂生产卧式强力大孔珩磨机；
宁夏大河机床厂生产立式珩磨机床；
北京第三机床厂，大连机床厂等也能根据用户的要求生产各种类型的立式珩磨机床；
如此多的生产厂家，型号各不相同的珩磨机床对用户而言是一个很难的选择，如何作到性能价格比最优化，投资的利益最大化也是选型者必须考虑的问题。首先必须认清珩磨机床的类型。
区分珩磨机床的方法有很多种，如单轴，多轴的不同；如数控的，机械的差别；从珩磨主轴的安装方式可分为二种：
1，立式珩磨机床，其珩磨主轴是垂直于工作台面。可以作成单头，双头及多头珩磨共位可以作成2个，4个，及多个工位；主轴的排列可以作成圆形或直线式。在实际应用中，可以根据用户的生产纲领确定单件加工工时；立式珩磨机床可以增加在线测量和全闭环控制，保证加工零件的尺寸一致性；立式珩磨机床结构有利于冷却液快速带走珩磨后的切削微粒，完全避免了工件本身（或主轴）的重量因素在珩磨中的不良影响。立式珩磨机床受到厂房空间的限制及本身占地面积较小的原因，不大可能加工超长工件如油缸。
单轴立式珩磨机床
6轴立式珩磨机床
2，卧式珩磨机床，其主轴是平行于工作台面。一般设计为单头，在生产线上也可设计成直线式排列。单头卧式珩磨机床结构简单，又可分小型卧式珩磨机床和大型卧式珩磨机床。
小型卧式珩磨机床的最大特点是机床制造成本较低，机床的可靠性很高。其加工特点是工件处于相对浮动状态，工件的自重无法完全消除。所以，小型卧式珩磨机床一般不能加工超过15Kg的工件。
卧式珩磨机床
大型卧式珩磨机床是专门为加工各种油缸而设计的；其加工特点是珩磨主轴处于相对浮动状态，珩磨主轴自重对精度仍然有一定的影响。
从立式和卧式珩磨机床的分类我们可以大致划分珩磨机床的应用范围：
1，汽车发动机，柴油机及摩托车压缩机缸体类零件的内孔精度高，有网纹角度要求，其重量较大，最好选用立式珩磨机床加工。
2，连杆，拨叉，齿轮，轴套，转向器等通孔径零件（直径ф≤30），重量不超过3Kg，圆柱度要求不超过0.0025mm（0.001inch）则选择卧式珩磨机床能降低投资成本和加工成本，又能达到精度要求。
3，最终精度要求超过圆柱度0.0025mm（0.001inch）的小孔径零件，可以运用卧式珩磨机床作为粗珩设备，选取立式珩磨机床作为最终精度保证设备进行精珩工序的加工。
4，，对于任何孔径的盲孔类零件加工，在投资允许的情况下，最好的选择是立式珩磨机床。
珩磨机床的未来发展方向
小型卧式珩磨机床向复杂化，数控化发展。卧式珩磨机床目前很少作到闭环控制，无法严格保证大批量生产的超高加工精度。未来的小型卧式珩磨机床通过NC控制，主动测量，应当能提高加工零件的尺寸一致性。大型卧式珩磨机床的发展目前很迅速，已经作到NC控制，远程测量反馈，半闭环控制。立式珩磨机床将在目前完全闭环控制的基础上发展超高速主轴系统，进给脉冲更快，进给更小的进给系统，能够自我修整珩磨油石的珩磨系统或者珩磨中心，消除各种人为因素的影响。
珩磨目前能实现平面，外圆，内圆的加工工艺；通过珩磨工具的改进，能够实现锥孔的珩磨；通过运动方式的复杂合成，能够实现椭圆内孔和曲面的珩磨。在珩磨外圆领域，将取得突破性发展，能够在大多数外圆加工中取代外圆磨。
珩磨机床作为复杂的生产工具，最根本的是加工工艺与主机结构布局设计，而各种新工艺，新材料，新元件，新刀具，新控制系统等也将运用在珩磨机床上，未来的珩磨机床将加工精度更高，加工效率更快，加工范围更广泛。
参考文献
1.肖飞来.基于不同安装主轴类型的珩磨系统.新技术新工艺，2001，3
2.机械科学研究院.先进制造领域关键技术选择与分析论证，1999
3.金属加工工艺人员手册.上海科学技术出版社.1979
