作者：Uwe Moos, Dirk B¨ahre
　　摘要：在珩磨工藝中，切屑清理、材料去除率和工件表面取決于珩磨磨石和工件間的切削壓力。本文利用珩磨工具分析模型，在沒有額外傳感器輔助的條件下，用不同方法從珩磨裝置的幾何形狀、位置和給定加工載荷等因素對(duì)珩磨磨石-工件的接觸表面和珩磨磨石上的加工力進(jìn)行研究分析。在假定錐形磨頭上的軸向進(jìn)給力和摩擦力恒定、沿珩磨頭軸向的扭矩恒定的條件下，切削壓力的典型路徑取決于沖程位置。對(duì)于進(jìn)給錐形磨頭的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給力和沿珩磨頭的扭矩的計(jì)算值大致上是相等的。對(duì)于反沖進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由于珩磨磨石上的法向力較大，工具上會(huì)因錐形磨頭的摩擦而發(fā)生自鎖。
       關(guān)鍵詞：珩磨,建模,工藝控制
　　1、引言
       珩磨是一種工件對(duì)生產(chǎn)精度要求較高的制備工藝，特別是在圓柱形孔加工工藝中，珩磨可以保持較小的公差和較高的工藝可靠性，如孔徑、圓度、柱面形狀、表面粗糙度以及支撐接觸面/總面積比值等；從而保持導(dǎo)軌面上較低的磨合磨損，如活塞滾道。
       珩磨是一種切削刃幾何形狀未定義的磨加工，作為類似切削刃未定義但有著不同運(yùn)動(dòng)學(xué)原理的工藝還有磨削和研磨。但和磨削不同的是，珩磨工藝中切割磨料大部分是和工件表面連續(xù)接觸的。
       磨粒路徑取決于珩磨工藝的特殊運(yùn)動(dòng)學(xué)原理。特別是進(jìn)給速度，是珩磨工藝的決定性因素，因?yàn)檫M(jìn)給速度和材料去除率之間的差值將法向力分配到了珩磨磨石上；該法向力決定了磨石的切割能力并影響材料去除率。文獻(xiàn)[1]研究發(fā)現(xiàn)切削壓力對(duì)珩磨材料去除率的影響較大，僅此于切割速度的影響。
       工業(yè)生產(chǎn)中主要有兩種常見的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)：力封閉系統(tǒng)，該系統(tǒng)的進(jìn)給力在工具上，如液壓缸內(nèi)的壓力。型封閉系統(tǒng)，該系統(tǒng)的進(jìn)給錐形磨頭的運(yùn)動(dòng)在工具內(nèi)，如機(jī)械螺旋齒輪。特別是直徑大于50mm的孔珩磨精加工工藝，型封閉進(jìn)給系統(tǒng)由于其余量切除率高、珩磨孔徑的斷開精度高而被經(jīng)常應(yīng)用到。
       為進(jìn)一步增強(qiáng)加工能力，建立了若干個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的閉環(huán)控制，其決定性因素是珩磨磨石上的加工力。
       珩磨磨石上法向力Fn的估值有不同的方法，最為直接的方法是將傳感器嵌入珩磨磨石內(nèi)。當(dāng)加工孔徑大于50mm的孔時(shí)，工具足夠大能夠?qū)⒘鞲衅髦苯忧度腌衲ツナ瓦M(jìn)給錐形磨頭之間。
       孔徑小于50mm的孔加工，傳感器體積相對(duì)于孔內(nèi)工具而言過大，因此不能直接在珩磨磨石上進(jìn)行法向力的測(cè)量，要采用二級(jí)測(cè)量的辦法沿軸向進(jìn)給力計(jì)算法向力，此處忽略錐形磨頭上的摩擦力。文獻(xiàn)[4]則介紹了一些錐形磨頭上的摩擦力對(duì)多珩磨頭和主動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響；文獻(xiàn)[5]研究了沿珩磨頭軸向的扭矩與常量切削力的函數(shù)關(guān)系，以及與珩磨磨石上法向力的函數(shù)關(guān)系。
       實(shí)驗(yàn)對(duì)加工力之間的相關(guān)性進(jìn)行研究以便更好地優(yōu)化切屑去除工藝。利用不同方法計(jì)算珩磨磨石上的切削壓力并將結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

圖1：珩磨運(yùn)動(dòng)分量和單塊珩磨頭切割圖解