談薄壁套零件的磨削

康從容

(貴航高級技工學(xué)校 貴州 貴陽 550000)

孔壁厚度為孔徑的1/8～1/10的零件稱為薄壁工件。薄壁零件由于受結(jié)構(gòu)的限制，加工中工件的幾何形狀精度常受夾緊力作用，在加工中與加工后形狀的實際偏差值相差很大，因而滿足不了設(shè)計要求。磨削過程中除受夾緊力作用變形外，磨削力、磨削熱使工件產(chǎn)生內(nèi)部組織的變化，也會使工件局部產(chǎn)生新的應(yīng)力，這種應(yīng)力將在不同時期(磨削中和磨削后)不斷釋放，從而破壞零件的制造精度。因此，在對薄壁套類零件進(jìn)行磨削加工中，關(guān)鍵的技術(shù)問題是要特別注意和防止工件的應(yīng)力變形。

為防止或減小變形，保證工件的加工質(zhì)量，應(yīng)采取以下措施:

1．改善工件安裝方法

工件正確的裝夾是磨削薄壁工件的關(guān)鍵，改進(jìn)裝夾方法是減少工件變形最有效的方法。

首先，由于受零件結(jié)構(gòu)的限制，薄壁套類零件的加工定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)根據(jù)零件的加工方法和零件的結(jié)構(gòu)形式靈活選擇，粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)盡量避免能使工件產(chǎn)生幾何變形的徑向力的產(chǎn)生，內(nèi)孔加工可選擇已加工的端面作為定位基準(zhǔn)。

1.1 用專用電磁盤安裝。利用電磁夾具將工件吸在磁盤上，改變夾緊力方向進(jìn)行磨削。

1.2 用專用夾具安裝。對于長度尺寸較大的零件適合此方法。

1.3 用普通輔具安裝。環(huán)形壓板壓緊、平壓板壓緊。

上述三種方法都改變了零件的理論定位基準(zhǔn)，將定位基準(zhǔn)改在了工件端面，使工件夾持力的方向都作用在工件剛性較強的部位，避免和減少工件的幾何變形量。

1.4 用脹套裝夾。脹套裝夾可使工件外圓受力均勻，減少工件的變形。

1.5 用微錐心軸裝夾。適用于磨削薄壁套外圓。

2.改善磨削條件，提高內(nèi)孔磨削質(zhì)量的方法

2.1 磨削熱引起的誤差與控制。零件在加工中隨磨削溫度的增加，材料熱膨脹最嚴(yán)重的部位在零件中部，使這個部位的體積增大，并同時向內(nèi)外圓方向膨脹，在伴隨著砂輪磨削的同時這部分金屬被額外磨去，而工件隨著冷卻速度的加快或完全冷卻后，在工件中部會出現(xiàn)凹面，使工件內(nèi)孔素線出現(xiàn)直線度誤差。

因此，在對內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工時，應(yīng)合理安排加工工藝、細(xì)化工序，使內(nèi)孔最終精度在多次循環(huán)磨削中完成，同時增加切削液的注入量，確保磨削熱能及時地被切削液帶走。

2.2 細(xì)化加工工藝與合理選擇磨削用量。

(1)細(xì)化工藝。薄壁套類零件在粗磨時的加工變形是難免的，如何能將零件的各種變形有效的控制在粗磨階段而不影響零件的最終制成精度，是加工中的關(guān)鍵問題。而解決問題的有效措施是：合理分配加工余量、細(xì)化加工工藝，粗磨前后，工件應(yīng)進(jìn)行消除應(yīng)力處理，使工件的各種變形及質(zhì)量缺陷在多次不同性質(zhì)的加工工序中消除，已達(dá)到最終的精度要求。

(2)磨削用量的選擇。

①精磨時，在保證砂輪基本切削性能的基礎(chǔ)上，可較大幅度地降低砂輪的旋轉(zhuǎn)速度，并適當(dāng)增大砂輪直徑。

②精磨時，盡可能地減慢工作臺的移動速度，并控制往復(fù)換向時的沖擊，工作臺的縱向移動速度控制在50～80mm/min之間，并作無進(jìn)給光磨工藝，這對保證零件的最終質(zhì)量十分重要。

③在粗磨的基礎(chǔ)上，精磨時可適當(dāng)?shù)靥岣吖ぜ男D(zhuǎn)速度，加快工件磨削區(qū)內(nèi)的溫度與切削液的交換周期，對減少磨削熱量向工件內(nèi)部傳遞有利。

(3)提高內(nèi)圓磨具的綜合精度。常用的內(nèi)圓磨具包括磨頭體、接長軸、砂輪三部分。

①磨頭體。在普通磨床上磨削薄壁套零件時，磨具的回轉(zhuǎn)精度必須認(rèn)真檢查和調(diào)整，其各項精度值如下：

主軸的軸向竄動量<0.005mm

主軸的徑向跳動<0.005mm(150mm長度)

②砂輪。磨料的選擇應(yīng)盡量選擇切削性能好的白剛玉和單晶剛玉；砂輪硬度一般以中軟級較為理想，可保證砂輪在磨削中有較好的自銳性；砂輪的粒度選擇在60號左右即可。

③接長軸。應(yīng)盡量用密度大、含碳量高、組織穩(wěn)定的材料，并經(jīng)過嚴(yán)格的熱處理后再經(jīng)過精細(xì)加工。

④提高砂輪的修整質(zhì)量。修整筆一般選用鋒利的單晶顆粒金剛石，其切削角度為70°～80°.嚴(yán)格按修整參數(shù)修整砂輪，保證修整后的砂輪有良好的微刃性和等高性。

3．磨削方法

(1)零件磨削時要分粗、精磨，內(nèi)孔粗磨時，所留取的精磨余量值應(yīng)充分考慮工件的變形因素。

(2)內(nèi)孔采用縱向磨削法，在粗磨終了前，應(yīng)適當(dāng)放松卡爪的夾持力，再進(jìn)行光磨，目的是使內(nèi)孔有較好的幾何精度，為下道工序的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)。

(3)工件外圓磨削采用微錐心軸定位，可保證內(nèi)、外圓的同軸度及徑向跳動要求，用縱向磨削法磨削。

(4)內(nèi)孔在精磨前，應(yīng)對砂輪架各部分精度進(jìn)行必要的檢查，精磨內(nèi)孔余量很少，對刀時可將內(nèi)孔表面涂上顯示色，以控制對刀質(zhì)量。

4.調(diào)整機(jī)床

主要是砂輪的靜平衡和工作臺與砂輪主軸軸線的平行度，砂輪架的各項精度、頭架主軸的回轉(zhuǎn)精度。

5.檢查工件

用銼刀、油石等除去工件基準(zhǔn)面上的毛刺或經(jīng)過熱處理后的氧化層。測量毛坯尺寸。

結(jié)語

由于零件的壁薄，徑向上剛性較差，在夾緊力、磨削熱、磨削力等因素作用下，易產(chǎn)生變形，常態(tài)下工件的彈性復(fù)原能力會影響工件的尺寸精度和形狀精度。通過改變零件夾緊力方向，細(xì)化工序，選用合理的磨削用量，就可解決實際加工中遇到的問題，保證加工精度，對加工生產(chǎn)具有重要的參考意義。