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珩磨磨石-工件的接觸表面和珩磨磨石上的加工力進行研究分析。在假定錐形磨頭上的軸向進給力和摩擦力恒定、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。對于進給錐形磨頭的主動運動，進給力和沿珩磨頭的扭矩的計算值大致上是相等的。對于反沖進給運動，由于珩磨磨石上的法向力較大，工具上會因錐形磨頭的摩擦而發(fā)生自鎖。
       關鍵詞：珩磨,建模,工藝控制
　　1、引言
       珩磨是一種工件對生產(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動學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動學原理。特別是進給速度，是珩磨工藝的決定性因素，因為進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[1]研究發(fā)現(xiàn)切削壓力對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給運動系統(tǒng)：力封閉系統(tǒng)，該系統(tǒng)的進給力在工具上，如液壓缸內(nèi)的壓力。型封閉系統(tǒng)，該系統(tǒng)的進給錐形磨頭的運動在工具內(nèi)，如機械螺旋齒輪。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)常應用到。
       為進一步增強加工能力，建立了若干個進給運動的閉環(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)。當加工孔徑大于50mm的孔時，工具足夠大能夠?qū)⒘鞲衅髦苯忧度腌衲ツナ瓦M給錐形磨頭之間。
       孔徑小于50mm的孔加工，傳感器體積相對于孔內(nèi)工具而言過大，因此不能直接在珩磨磨石上進行法向力的測量，要采用二級測量的辦法沿軸向進給力計算法向力，此處忽略錐形磨頭上的摩擦力。文獻[4]則介紹了一些錐形磨頭上的摩擦力對多珩磨頭和主動進給運動的影響；文獻[5]研究了沿珩磨頭軸向的扭矩與常量切削力的函數(shù)關系，以及與珩磨磨石上法向力的函數(shù)關系。
       實驗對加工力之間的相關性進行研究以便更好地優(yōu)化切屑去除工藝。利用不同方法計算珩磨磨石上的切削壓力并將結果進行對比。

圖1：珩磨運動分量和單塊珩磨頭切割圖解