單油石珩磨工具油石的修整方法

劉立強(qiáng)，冷春光

1. 山東鑫亞工業(yè)股份有限公司 山東聊城 252000

2. 煙臺市能源綜合執(zhí)法支隊 山東煙臺 264003

1 序言

在機(jī)械加工中，孔的珩磨屬于精整和光整加工，具有加工精度高、表面質(zhì)量好、加工表面使用壽命高、切削效率高和加工范圍廣的特點。一般孔徑4～10mm的工件采用單油石珩磨工具。在汽車零件的生產(chǎn)中，對于這種小直徑通孔、硬度60HRC左右的零件，單油石珩磨工具有較多應(yīng)用。本文主要針對孔加工單油石珩磨工具油石的現(xiàn)場修整進(jìn)行探討。

2 珩磨工具切削進(jìn)給的原理

單油石珩磨工具（見圖1）由珩磨桿（見圖2）、頂片（見圖3）、推片（見圖4）和油石（見圖5）組成，油石起切削的作用，油石的磨料采用立方氮化硼磨料和結(jié)合劑燒結(jié)后粘接在基體上。珩孔時油石的切削進(jìn)給以其在珩磨工具徑向的脹縮來實現(xiàn)。推片上有兩處10°的斜坡（見圖6），分別和油石基體上的兩處斜坡（見圖5）接觸，使推片的軸向運動轉(zhuǎn)變?yōu)橛褪膹较驍U(kuò)張運動。推片的運動源自機(jī)床進(jìn)刀機(jī)構(gòu)。

圖1 單油石珩磨工具

圖2 珩磨桿

圖3 頂片

圖4 推片

圖5 油石

圖6 推片上的斜坡

3 新油石裝配后的問題

受制造精度所限，油石基體和推片的斜坡角度和尺寸均存在一定誤差，珩磨桿的導(dǎo)靴槽與導(dǎo)向圓弧面（見圖7）軸向存在平行度誤差，再加上油石切削面（見圖8）的平面度誤差，這使得珩磨工具的這4個件組裝后，珩磨油石切削面與珩磨桿的導(dǎo)向弧面軸向上不平行，即俗稱的油石不平，這造成初始加工時油石切削面長度方向上與工件內(nèi)孔有接觸不到的地方，從而使工件內(nèi)孔產(chǎn)生錐度誤差。因此需要對油石進(jìn)行修整。理論上，修整后達(dá)到油石切削面與工件孔呈圓弧面接觸狀態(tài)是最佳的，也就是油石“規(guī)圓”狀態(tài)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，如果油石切削面長度方向上與工件內(nèi)孔的接觸是連續(xù)無間斷的（對工件試加工后，對著光觀察油石切削面，接觸到工件孔的地方是發(fā)亮的），即可進(jìn)行工件加工。

圖7 珩磨桿的導(dǎo)靴槽與導(dǎo)向圓弧面

圖8 油石切削面

4 目前油石修整的常見方法

對于多油石珩磨工具，采用立式珩磨浮動或固定珩磨頭，有的可以把珩磨工具直接拿到外圓磨床上配以專用裝置進(jìn)行珩磨油石的修整，有的需要專用的修整夾具，把油石條放入專用夾具中，然后在磨床上進(jìn)行規(guī)圓或者修整[1]。一般較高精度孔的加工經(jīng)常采用這類方法。

對于絕大多數(shù)種類的珩磨工具，如果珩磨工件的精度要求相對較低，均可采用利用廢工件或孔加工余量大的工件，在所使用的珩磨機(jī)上直接修整。采用專用修正套進(jìn)行修整，應(yīng)用也比較廣[2]。

5 單油石珩磨工具采用以上方法的不足

對于臥式珩磨固定珩磨頭的單油石珩磨工具，由于珩磨工具自身結(jié)構(gòu)原因，珩磨加工時是以珩磨桿的導(dǎo)向圓弧面為支撐，珩磨油石進(jìn)行切削。珩磨桿的導(dǎo)向圓弧面出廠時已經(jīng)加工完畢，不能再動，顯然不能把整套珩磨工具拿到外圓磨床上去修整油石。在對油石進(jìn)行規(guī)圓時，以φ8.5mm孔油石為例，油石切削表面長度方向上的兩個棱邊處是被修整最多的地方，深度達(dá)0.27mm。如果把珩磨油石放到專用夾具中在外圓磨床上修整，在實際生產(chǎn)中，操作起來比較復(fù)雜，同時由于珩磨油石自身比較硬，在用碳化硅砂輪進(jìn)行修整時，總體效率比較低。而采用廢工件或孔余量較大的工件在珩磨機(jī)上直接進(jìn)行修整，在某些生產(chǎn)情況下則不具備這種條件。采用專用修正套的方式，由于修正套本身較軟，當(dāng)修正套的孔磨損到一定程度后，就不能再用，特別是在批量化生產(chǎn)中，修正套消耗量比較多。后兩種方法同時磨損了珩磨桿的導(dǎo)向圓弧面，減少了珩磨桿的使用壽命。

6 新修整裝置介紹

單油石珩磨工具有如下特點：油石的切削以珩磨桿的導(dǎo)向圓弧為支撐，正常加工狀態(tài)下，油石、珩磨桿上的兩個導(dǎo)向圓弧三者共圓，修整好的油石最好是直接達(dá)到這種狀態(tài)。

但是，新到的油石，其切削面是呈平面狀態(tài)的（見圖8）。如果這個平面與珩磨桿的兩個導(dǎo)向圓弧面軸線平行，此時，油石切削面長度方向上與工件內(nèi)孔的接觸將是連續(xù)無間斷的，如本文第三段最后所述，則可進(jìn)行加工，不影響孔的加工質(zhì)量。這種情況下，最初僅是油石平面兩條棱邊參與切削，油石磨損相對較快，需要及時進(jìn)刀，然后隨著工件的逐個加工，油石逐步磨損形成與工件孔一致的圓弧面，達(dá)到規(guī)圓狀態(tài)。

基于此，為了將油石在線修整達(dá)到其切削平面與珩磨桿的兩個導(dǎo)向圓弧面軸線平行的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計了如圖9所示的修整裝置，其中V形塊、墊塊、修整板的長度取所加工工件相同長度[3]。

圖9 修整裝置

修整板起修整作用的部位電鍍MBD100-120#金剛石層（因其顯微硬度比CBN稍高），鍍層參照J(rèn)B/T 11430—2013《超硬磨料制品 電鍍什錦銼》中技術(shù)要求及檢驗方法。裝置的制作要保證V形塊的V面和修整板金剛石鍍層面與珩磨桿導(dǎo)向圓弧軸心平行。

使用時，V形塊的V形口穿在安裝好的珩磨工具上，就像珩磨工件那樣，調(diào)節(jié)螺釘支撐在珩磨機(jī)的支板上（此支板即為加工工件時的夾具柄所支撐處），用手輕輕轉(zhuǎn)動珩磨頭把油石切削平面調(diào)整到與修整板的修整面平行，可用調(diào)節(jié)螺釘進(jìn)行微調(diào)，調(diào)節(jié)珩磨機(jī)龍門架上推動工件前后移動的合金塊的位置，使之擋在V形塊的V形槽兩端，調(diào)節(jié)沖程位置與加工工件相同，打開冷卻油泵，使冷卻油澆在油石的兩端，一手輕輕按住支桿，一手推拉珩磨機(jī)的沖程架，推拉的速度近似于通常銼削的速度，同時輕輕脹刀，使油石與修整塊接觸，推拉幾次后觀察油石表面平整情況，是否都修整起來。多次來回推拉沖程架，直至油石切削面被修平。卸下該裝置，即可進(jìn)行工件加工。

7 結(jié)束語

采用新的修整裝置后，達(dá)到了預(yù)期的修整效果。其優(yōu)點：采用該裝置修整油石時只在珩磨工具的軸向移動，珩磨頭不轉(zhuǎn)動，對珩磨桿的導(dǎo)向圓弧面基本無磨損（導(dǎo)向圓弧面只在V形面上軸向移動），不影響珩磨桿的使用壽命；修整板上鍍金剛石顆粒，金剛石硬度高，修整效率相對較高；金剛石耐磨性好，長期使用成本相對較低；修整掉的油石量相對較少，節(jié)省油石。其缺點：該裝置的零件精度要求較高，需要淬火處理和精磨削，零件的制造需要一定的設(shè)備；修整板表面需電鍍金剛石顆粒，需要專業(yè)的單位完成。