坦克发动机缸套超声珩磨系统
加工坦克发动机缸套的最后一道工序——珩磨工序的质量和精度要求较高，其中要求内孔尺寸精度IT6级，内孔圆度0.015mm，平行度0.03mm(由上道工序保证)，表面粗糙度Ra0.05µm。采用传统珩磨工艺加工时，产品质量不稳定，难以达到精度要求。为解决这一问题，笔者研制了直径f150mm的超声珩磨系统样机，采用该样机珩磨的缸套试件可满足加工技术要求。1 样机结构原理
本样机是根据兵总616厂的生产要求立项预研的。样机的超声珩磨系统结构见图。系统由超声波发生器、频率计、超声珩磨装置等组成。超声珩磨装置由声振系统(换能器、变幅杆、工具声振系统)、珩磨头部、涨芯部、动力传递部、碳刷、浮动连接部、机壳部等组成，其工作原理是由超声波发生器将50Hz交流电转换为超声频的电振荡，由换能器将超声频的电振荡转换为超声频的机械振动。由于该机械振动振幅较小，仅为4µm左右，不能直接用于机械加工，因此需要通过变幅杆将振幅放大，并将振动传给声振子系统，由声振子系统带动其上的油石产生纵向振动，从而实现在普通珩磨基础上附加超声振动的超声振动珩磨加工。
1.声振系统 2.珩磨头部 3.涨芯部 4.动力传递部 5.碳刷 6.机壳 7.浮动连接部
图 超声珩磨系统结构简图
2 参数的优选
通过珩磨试验，对样机的超声珩磨系统所用油石条参数和工艺参数进行优选。试验用缸套材料为38CrMnA，渗氮淬火硬度>80HRA，缸套尺寸为φ150×277mm。
1) 粗珩
对7种油石条进行了粗珩试验，油石条参数见表1。
表1 粗珩油石条参数
参数序号
磨料
粒度
结合剂
浓度(%)
1
JR
150#
Q
100
2
JR
120#
Q
100
3
CBN
150#
Q
100
4
CBN
120#
Q
100
5
CBN
120#
组合配方
6
CBN
120#
组合配方
7
TL+JR
120#
组合配方
优选油石条参数：参数序号2(国产油石条，JR、120#、Q、100%)的粗珩效果较好，优于其它参数，但油石条需采用烧结方式，工艺较复杂；参数序号7(进口油石条，TL+JR、120#、组合配方)为超软的大气孔油石条，珩磨效果尚可。
优选工艺参数：主运动速度v1=20m/min；往复运动速度v2=15m/min。
2) 精珩
分别选用6种油石条进行精珩试验，油石条参数见表2。
表2 精珩油石条参数
参数序号
磨料
粒度
结合剂
浓度(%)
1
JR
W28
S
75
2
JR
W20
S
75
3
JR
W10
S
75
4
CBN
W28
S
75
5
CBN
W20
S
75
6
CBN
W10
S
75
优选油石条参数：参数序号2(JR、W20、S、75%)加工性能最佳；参数序号5(CBN、W20、S、75%)也能达到Ra0.05µm以下的表面粗糙度值,但加工效率较低。
优选工艺参数：主运动速度v1=50m/min；往复运动速度v2=23m/min。
油石连接方式采用高性能胶粘剂粘接，方法简便快捷。
3 样机性能试验
将超声珩磨系统样机安装于M4215立式珩磨机上，经过约一年半时间的珩磨性能试验，最长连续工作时间超过8小时。试验证明，样机运行稳定，工作可靠，使用方便，完全可以满足坦克发动机缸套珩磨的要求。可达到技术指标:尺寸公差稳定控制在0.025mm以内(IT6级即?150+0.025)，表面粗糙度稳定控制在Ra0.05µm以下。
珩磨后工件的表面粗糙度实际检测结果为：定位端(厚端)Ra＝0.0213µm；距定位端100mm处Ra＝0.021µm；薄壁端(薄端)Ra＝0.0412µm。
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