鏡面磨削工藝參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)①

華麗

(河南工業(yè)大學(xué),河南鄭州450001)

Choice and Design of Technological Parameters of Mirror Grinding

HUA Li

(Henan University of Tecnology,Zhengzhou,Henan,450001)

鏡面磨削工藝參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)①

華麗

(河南工業(yè)大學(xué),河南鄭州450001)

鏡面磨削主要取決于機(jī)床精度、切削用量和砂輪的選擇與修整。文章主要研究在MG1432高精度萬能外圓磨床上,通過在磨削工藝過程中改變修整砂輪時(shí)工作臺(tái)速度、磨削時(shí)工作臺(tái)速度、工件線速度和過余進(jìn)給量四個(gè)因素探索對(duì)工件粗糙度的影響。其實(shí)驗(yàn)條件為:使用樹脂結(jié)合劑白剛玉石墨砂輪;工件為GCr15(HRC60);修整工具為鋒利的單顆粒金剛石修正筆,最終實(shí)現(xiàn)鏡面磨削的工藝效果。

鏡面磨削;砂輪修整;工作臺(tái)速度;工件線速度;過余進(jìn)給量

鏡面磨削是指經(jīng)磨削后的工件,表面粗糙度Ra不大于0.01μm,光如鏡面,可以清晰成像,故稱鏡面磨削。

鏡面磨削主要用于加工精密軋輥、精密線紋尺等需要特別光潔的精密零件的外圓或平面。磨削圓柱面的圓度不大于0.5μm,直線度不大于1μm/ 300mm;磨削平面的平面度不大于3μm/1000mm。

工件精度靠機(jī)床保證,鏡面效果要靠工藝保證[1-2]。

1 鏡面磨削的原理

鏡面磨削是利用砂輪上等高微刃進(jìn)行的精密加工。大量微刃同時(shí)參加磨削,形成光滑表面,這是形成鏡面的主要因素。其次是微刃在切除切屑后,由于磨損而變鈍,在工件表面上產(chǎn)生摩擦、擠壓、壓光和拋光作用,這是形成鏡面的第二個(gè)因素。第三個(gè)因素是進(jìn)行無火花磨削,鏡面形成過程是反復(fù)進(jìn)行無火花磨削的除去表面上切削殘留余量的過程[2-3]。

2 試驗(yàn)方案

要使工件磨削后達(dá)到鏡面效果,除機(jī)床本身的精度、工件的硬度外。磨削參數(shù)的選擇是關(guān)鍵。

本實(shí)驗(yàn)主要考察修整砂輪時(shí)工作臺(tái)速度;磨削時(shí)工作臺(tái)速度;工件線速度和過余進(jìn)給量四個(gè)因素對(duì)工件粗糙度影響。

2.1 實(shí)驗(yàn)條件

(1)MG1432W高精度萬能外圓磨床

(2)砂輪種類型號(hào)

精密磨削時(shí): WA F280 L 400×50×203

鏡面磨削時(shí): WA W7 K 400×50×203石墨砂輪

(3)工件:GCr15 HRC 60～62

(4)鋒利的單顆粒金剛石修正筆

(5)冷卻液(乳化劑):線切割專用工作液。型號(hào): DX(南京中山油品廠)

(6)冷卻液過濾裝置

(7)TR300表面粗糙度形狀測(cè)量?jī)x

主要技術(shù)參數(shù):最高分辨率0.000125μm/8μm.

殘余輪廓Ra<0.005μm.

示值誤差<±5%.

示值變動(dòng)性<3%.

2.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

(1)MG1432萬能外圓磨床的空運(yùn)行:目的是讓機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)部件充分運(yùn)動(dòng),使機(jī)床達(dá)到熱平衡,尤其是工作臺(tái)在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)無爬行現(xiàn)象。

(2)試件:材料GCr15,HRC 60～62、Φ50×100, 10件。進(jìn)行鏡面磨削之前首先仔細(xì)研磨中心孔去除氧化皮并使中心孔的光潔度達(dá)到▽10,并在普通外圓磨床上進(jìn)行粗磨,使各工件沒有錐度且外徑尺寸一致。然后在MG1432外圓萬能磨床上磨削。

(3)砂輪的修整規(guī)范:

用單顆粒金剛石修正筆修整砂輪時(shí),修正筆隨工作臺(tái)縱向往復(fù)運(yùn)動(dòng),在砂輪表面刻出左右兩個(gè)旋向的螺旋線,兩個(gè)旋向的螺旋線相互干涉(牙頂和牙頂重合形成高點(diǎn)、牙底和牙底重合形成低點(diǎn)),如果工作臺(tái)左右兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)速度相等,從微觀上看砂輪則被修整成了橢圓。但是由于磨床工作臺(tái)是用液壓驅(qū)動(dòng)的,所以左右兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的速度不可能相等。因此由牙頂重合的高點(diǎn)會(huì)呈螺旋線排列在砂輪表面。為了使砂輪有更多的磨粒參加磨削,操縱機(jī)床不進(jìn)刀地光修幾次,去除高點(diǎn)使砂輪更平整[4]。

砂輪修整的過程就是用金剛石把砂輪表面剝掉一層的過程,那么會(huì)有一些磨粒已經(jīng)松動(dòng)但并未脫落,在磨削的過程中這些磨粒脫落便會(huì)劃傷工件表面。這些劃傷不但影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果,而且在鏡面磨削的過程中很難去除。所以修整完砂輪之后開大冷卻水沖刷砂輪表面,并用塑料板或加布膠木板在砂輪表面輕輕地磨,以去除松動(dòng)的磨粒。然后用牙刷仔細(xì)刷洗砂輪表面[5]。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

各種因素對(duì)工件粗糙度的影響見表1,表2,表3,表4,磨削效果見圖1。

表1 工件轉(zhuǎn)速對(duì)工件粗糙度的影響Table 1 Influence of workpiece speed on the roughness of workpiece

V s—砂輪修正速度;n—工件轉(zhuǎn)速;V g—磨削時(shí)工作臺(tái)速度;S—過于進(jìn)給量。

表2 磨削時(shí)工作臺(tái)速度對(duì)工件粗糙度的影響Table 2 Influence of workbench speed on the roughness of workpiece

表3 砂輪修正速度對(duì)工件粗糙度的影響Table 3 Influence of grinding wheel dressing speed on the roughness of workpiece

表4 過于進(jìn)給量對(duì)工件粗糙度的影響Table 4 Influence of excess load on the roughness of workpiece

圖1 磨削效果樣品圖Fig.1 Sample of grinding result

3 結(jié)論

在相同實(shí)驗(yàn)條件下,僅改變工件轉(zhuǎn)速,其余各工藝參數(shù)均相同時(shí),工件轉(zhuǎn)速越小在鏡面磨削時(shí)其表面光潔度越高,精度越高。

在相同實(shí)驗(yàn)條件下,僅改變磨削時(shí)工作臺(tái)速度,其余各工藝參數(shù)均相同時(shí),磨削時(shí)工作臺(tái)速度越小,在鏡面磨削時(shí)其表面光潔度越高,精度越高。

在相同實(shí)驗(yàn)條件下,僅改變磨削時(shí)砂輪修整速度,其余各工藝參數(shù)均相同時(shí),磨削時(shí)砂輪修整速度越小在鏡面磨削時(shí)其表面光潔度越高,精度越高。

[1] 陳劍飛.磨削加工學(xué)[M].鄭州:河南科學(xué)技術(shù)出版社,1994:6-7.

[2] 李伯民,趙波.現(xiàn)代磨削技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2003:385-386.

[3] 王德泉,陳艷.砂輪特性與磨削加工[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001:219-220;137-138.

[4] 鄒文俊.有機(jī)磨具制造[M].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001: 323-324.

[5] 任敬心,華定安.磨削原理[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社, 1988: 285-286.

Mirror grinding depends largely on the machine precision,cutting parameter and the choice and dressing of grinding wheel.This article focuses on the influence of the change of workbench speed when dressing grinding wheel,workbench speed when grinding,workpiece line speed and excess load during the grinding technique process on the workpiece roughness when operating the MG1432 high precision universal cylindrical grinder.The experimental conditions are as follow:employ resin binder white corundum graphite grinding wheel;the workpiece is GCr15(HRC60);use the sharp single particle diamond dresser as dressing tool.The process result of mirror grinding will be eventually achieved.

mirror grinding;grinding wheel dressing;workbench speed;workpiece line speed;excess load

TQ164

A

1673-1433(2014)05-0018-03

Choice and Design of Technological Parameters of Mirror Grinding

HUA Li

(Henan University of Tecnology,Zhengzhou,Henan,450001)

2014-10-10

華麗(1956-),女,江蘇常州人,教授,發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇,出版著作6部。長(zhǎng)期從事磨料磨具科技信息的開發(fā)與研究。