利用立式加工中心磨削內(nèi)孔的工藝研究

□ 劉 斌 □ 陳黃健 □ 周自平 □ 王 強

中國工程物理研究院 核物理與化學研究所 成都 621900

我所試驗用某非標裝置關鍵工件如圖1所示，外形呈非規(guī)則形狀，材料為9Cr18，熱處理后材料硬度達58～60 HRC。其內(nèi)孔均有尺寸公差要求，其中內(nèi)孔φ31 H8（+00.039）為深盲孔，深度尺寸為120.3 mm，表面粗糙度為 Ra0.8 μm，且與內(nèi)孔 φ57H7（）有較高的形位公差（同軸度 0.03 mm）要求；φ51H9（）表面粗糙度為 Ra1.6 μm。

1 工藝難點分析

從工藝路線上考慮，為控制內(nèi)孔尺寸公差、形位公差及表面粗糙度，該工件的內(nèi)孔精加工在熱處理工序后進行，內(nèi)孔精加工磨削余量為0.30 mm，熱處理后材料硬度為58～60 HRC。

▲圖1 工件結構

▲圖2 磨頭工裝

▲圖3 單面凹砂輪

在實際加工中，由于磨床為自定心三爪卡盤裝夾工件，只有當內(nèi)孔與外圓表面同軸才能對內(nèi)孔進行磨削加工。而該工件外形為非圓形且各內(nèi)孔并不在工件的中心上，這就無法采用磨床的三爪卡盤來裝夾工件加工其內(nèi)孔，必須考慮用其它方式來加工工件內(nèi)孔。

2 難點解決方案

通過分析，根據(jù)工件的外形，其適合在銑床類設備上裝夾，確定內(nèi)孔加工的工藝路線為：在立式加工中心（FV1600）上用平口鉗裝夾，利用加工中心主軸高轉(zhuǎn)速特點，設計加工內(nèi)孔的磨頭來實現(xiàn)內(nèi)孔的磨削加工。

3 工藝要點

3.1 磨頭工裝設計

根據(jù)內(nèi)孔的直徑、深度要求及加工中心主軸特點，工裝設計需要考慮以下3點。

（1）能裝夾磨削盲孔的砂輪。

（2）能利用立式加工中心現(xiàn)有刀座筒夾與立式加工中心主軸相聯(lián)。

（3）工裝應具有足夠的剛性，避免深孔磨削時讓刀，保證內(nèi)孔尺寸精度。

基于以上3點，設計的磨頭工裝如圖2所示。

3.2 磨削砂輪的選用

3.2.1 砂輪形狀及尺寸

為確保盲孔內(nèi)壁均能被砂輪磨削，需選用單面凹砂輪，結構如圖3所示。根據(jù)各磨削孔尺寸大小，磨削砂輪選用尺寸為：D=30 mm、T=25 mm、F=13 mm、P=16 mm、H=10 mm。

3.2.2 砂輪特性選擇

根據(jù)工件材料為9Cr18屬于模具不銹鋼材料的特點，砂輪特性選擇如下。

砂輪磨料選用棕剛玉類；砂輪粒度號選用60；結合劑選用陶瓷結合劑；砂輪硬度選用中軟；砂輪組織選用中等狀態(tài)。

綜上所述，選用的砂輪編號為A80L8V45。通過工藝試驗證明，該砂輪可較好地滿足工件內(nèi)孔加工要求。

3.3 磨削工藝參數(shù)的優(yōu)化

通過工藝試驗，確定了磨削工藝參數(shù)：

砂輪線速度 V=245～263 m/min； 進給量f=50～80 mm/min

3.4 加工控制

采用金剛鉆修整砂輪外圓形狀；磨削加工過程分為粗磨和精磨兩階段，粗磨階段為避免讓刀，采用了分段螺旋磨削方式，磨削深度為0.03～0.04 mm；精磨階段采用型腔銑圓弧磨削光整內(nèi)孔表面,磨削深度為0.01 mm。

4 結論

通過以上的工裝設計、砂輪及磨削參數(shù)的選用，較好地完成了該工件上各種尺寸內(nèi)孔的磨削加工，保證了各內(nèi)孔的尺寸、形狀精度和表面粗糙度。該工藝方法可應用于異形工件上內(nèi)孔有較高精度要求且硬度較高的工件加工。

［1］ 宋濤，趙恒華.磨削加工技術的現(xiàn)狀［J］.制造技術與機床，2011（11）：60－63.