珩磨工艺详解：定义、原理、工具、优缺点与应用

什么是珩磨？

珩磨是磨料加工工艺：通过沿受控路径来回擦拭磨料砂石或砂轮对金属工件产生精密表面。珩磨主要改善表面几何形状，也能改善表面光洁度。典型应用：内燃机气缸、气浮轴承、齿轮精加工。珩磨头种类多，但都含一个或多个在压力下压住工作表面的磨料砂石。

类似工艺：研磨、超精加工。

珩磨定义

珩磨定义为在油石或磨刀石上磨锐某物的行为或过程，精密切削机床刀刃对齐不受刃口珩磨影响。珩磨工艺提供最终尺寸控制，在管材或缸孔内部形成所需饰面花纹。通过扩张适当粒度等级磨料砂石对工件表面完成精加工。砂石在珩磨剂受控压力下在工件内旋转往复运动。旋转往复结合在被珩磨零件表面产生交叉网纹。

为什么需要珩磨工艺？

珩磨机是金属磨削工具，珩磨工艺利用硬质工具或珩磨石和消耗性磨料石修正：

• 直径
• 形状
• 表面光洁度
• 孔位置公差

珩磨工艺旨在完善孔几何形状、尺寸控制、最终表面光洁度和表面结构。通过扩张适当粒度等级磨料砂石对工件表面精加工。砂石在珩磨剂受控压力下在零件内旋转往复。旋转往复结合产生交叉网纹。

工艺力学

珩磨石外似砂轮，易误认为是低去除量磨削。实则应视为自修整磨削过程。磨削中砂轮走简单路径。如插磨轴，砂轮向轴轴向移动磨削后退出。因砂轮每切片反复接触工件同一切片，砂轮几何形状不准确会传递到工件。成品工件几何精度受限于修整器精度。砂轮磨损精度更差，需定期修整重塑形状。

珩磨中几何精度限制被克服，因珩磨石走复杂路径。如内孔珩磨，砂石同时沿两路径运动：径向外扩扩孔，同时轴向振荡。因振荡，砂石每切片接触工件大面积区域。因此砂石轮廓缺陷不传递到孔内。孔和砂石均顺应砂石运动平均形状，内孔珩磨即圆柱体。此平均效应发生于所有珩磨过程；工件和砂石磨损直到顺应砂石切削表面平均形状。因砂石趋向磨损成期望几何形状，无需修整。结果：珩磨零件精度常超越制造它的机床精度。

砂石路径非磨削珩磨机唯一区别，结构刚性也不同。珩磨机比磨床顺应性强得多。磨削目的是严格尺寸公差。为此砂轮须精确移动至相对工件精确位置。故磨床须极高刚度、轴极高精度运动。珩磨机相对不精确不完美。不依赖机床精度，依赖砂石工件间平均效应。顺应性是珩磨机平均效应发生必要条件。由此导致明显区别：磨床砂石刚性连接滑块，珩磨砂石用气动或液压压力驱动。高精度工件通常先磨后珩。磨削定尺寸，珩磨改善形状。珩磨磨削区别恒定。有些磨床有复杂运动自修整，些珩磨机配在线测量尺寸控制。多通磨削依赖同珩磨平均效应。

珩磨工具

珩磨用特殊工具——珩磨石或珩磨头，实现精密表面。珩磨头由粘结剂结合磨料颗粒组成。通常珩磨颗粒形状不规则，直径10-50微米（300-1500目）。颗粒越小工件表面越光滑。珩磨工具目的：将机床产生动力传递给工件。珩磨可修正孔锥度、尺寸、光洁度、直线度，但通常不能修正轴向对齐或位置。工具含主轴鼻适配器、传动轴、珩磨本体。珩磨本体含锥体连接推杆。推杆在传动轴内由电机或液压缸上下移动珩磨本体。执行机构在头部。锥体下移推动扩张板外张，扩张砂石。磨料砂石去除工件材料。弹簧卡环保持砂石在工具内，工具退出孔时收缩砂石。珩磨工具可用超磨料或陶瓷砂石粗精加工。峰值珩磨通常只需粗加工。平台珩磨（去峰）需细砂石去峰。些珩磨工具单工具含粗精加工砂石。

珩磨导向块

珩磨导向块是珩磨工具一部分。保护珩磨石进出孔时，防止珩磨工具金属接触孔表面。须频繁检查磨损或异物粘附。退出时珩磨石通常收缩至导向块尺寸以下保护砂石和珩磨导向衬套。

珩磨导向衬套

珩磨导向衬套固定安装在立柱前固定支架上。功能：引导珩磨工具进入孔中心。衬套通常硬化钢或硬质合金。硬质合金用于衬套兼作"收缩衬套"：工具太小无弹簧卡环时，强制砂石回缩与工具本体齐平。

可调锥体

珩磨盲孔可用可调锥体扩张砂石底部补偿磨损保持底部尺寸。盲孔超程如上图。砂石不能像通孔那样通过底部。会导致砂石磨损不均、零件底部锥度。可用可调锥体和底部停留缓解。

单程珩磨工具

珩磨工具可能由金刚石磨料镗杆组成：可膨胀软铸铁套永久涂覆100/120目天然金刚石磨料，或含嵌入磨料烧结套。工具可扩张补偿金刚石套磨损。刀杆含冷却液通道流至套槽。珩磨工具一次通过孔后退出。此机用浮动珩磨工具自对准现有孔。工具设计用于珩磨前序加工产生的通孔。可修正孔跑偏、锥度、圆度不良。一次下冲程产生直、圆、无锥孔。珩磨导向支架和衬套固定安装在立柱前固定支架。导向支架功能：引导珩磨工具入孔。衬套加工允许冷却液流至单程珩磨工具。

珩磨工艺优点

• 夹具简单或低成本
• 精度极高
• 适用长孔短孔
• 保持原孔中心线
• 无论硬度任何材料均可精加工
• 工件无需动力旋转，无卡盘、面盘、旋转工作台，无卡盘定位误差
• 珩磨头由中心轴驱动，轴弯曲不导致锥孔（镗削会）
• 结果真正圆孔，无锥度无高低点，前序工序留足余量让珩磨清理所有不规则
• 珩磨用大接触面低速度，磨削精镗用小接触面高速度。旋转往复复合运动产生交叉网纹，利于储油。用金刚石砂石可珩磨0.001-0.0001英寸及更高精度直径

珩磨工艺局限

• 珩磨被认为慢。但新机新石大幅缩短珩磨时间
• 卧式珩磨除非工件旋转或支撑否则可能产生椭圆孔。工件薄时甚至手压力可能导致轻微椭圆孔

珩磨工艺应用

• 汽车曲轴轴颈精加工
• 圆孔精加工
• 空心圆柱件精加工
• 发动机缸、轴承、枪管、环规、轴、法兰面、活塞销、汽车曲轴轴颈等精加工
• 齿轮滚齿