磨削轴套的工艺

2010-02-20罗华

装备制造技术 2010年4期

罗华

（广西机械高级技工学校，广西柳州545005）

图1所示为轴套零件，精度要求较高，年产量10万件以上，一般机加工很难完成生产任务。用研磨加工方法能容易加工出合格产品，但是生产效率低，远远不能满足大批量生产需求。用数控坐标平面磨床能大批量生产，品质保证，能够满足生产需求，但是投入设备成本太高，不适宜采用。用普通平面磨床单件加工，也能容易保证产品的质量，一旦批量加工就难以保障产品质量的稳定性。根据现有的条件综合分析，降低设备投入成本，采用普通平面磨床批量加工，考虑到零件的尺寸精度和平行度要求，该零件的加工工艺为：粗磨→半精磨→精磨。

1 轴套零件的工艺分析

从图1可以看出，该零件属套类零件，零件应用在装载工程车传动轴上。材料为45#钢，热处理48 HRC，具有良好的耐磨性，加工余量为0.5mm，磨削加工上下两平面，要求平行度0.005 mm，高度尺寸（16.35±0.005）mm，粗糙度为Ra0.8μm。

图1 轴套零件

2 相关的工艺

2.1 对机床的要求

磨床应有较高的几何精度。主要包括砂轮主轴的回转(运动)精度、工作台的几何精度、各个部件之间的相互位置精度及结合面精度等。这些形状误差和位置误差，都应达到普通精密磨床的出厂技术要求。

2.2 砂轮的选择

砂轮的选择按零件材料及其热处理方法选择。该零件材料为淬火过45#钢，经过综合分析，砂轮选用WA60LV的平形砂轮。

2.3 砂轮的修整

操作时按实际表面粗糙度的要求选取修整用量。

（1）横向修整进给量S修。它是砂轮每转一圈时的横向进给量，S修量越慢，砂轮表面修得越平整。一般取S修=0.05 mm／r。

（2）垂向修整进给量T修。垂向进给量大，不易使磨粒微细破碎，磨粒会大颗脱落，砂轮表面微刃等高性差，加工的零件表面粗糙值高；反之，零件表面粗糙值可降低。所以精磨削时，垂向进给量取（0.008～0.012）mm／r。

（3）修整时的横向进给次数。每次砂轮垂向进给后，横向移动次数过多，浪费砂轮和时间；次数太少，不能在砂轮表面形成良好的等高微刃。一般只需修整3次，光修1次即可。

3 磨削工艺过程

下面就普通平面磨床批量磨削的工艺，提出了解决一系列问题的技术途径和操作方法。

选用普通平面磨床（型号M7140）生产，为了提高生产效率，每次磨削数量约78件，零件装夹位置不准超出工作台的强磁场的范围内（铜条分布的范围）。

3.1 粗磨

零件的加工余量为0.5 mm，粗磨时采用横向磨削法磨削，每次横向进给量为（0.2～0.48）×B（B为砂轮的宽度），垂向进给量根据横向进给量选择，一般取0.02～0.05 mm。磨削时由于进给量较大，砂轮和零件间的摩擦会产生大量的热量，切削液必须充分冷却，以防烧伤零件。要求磨削两个面，每面磨削0.20 mm，留余量0.1 mm做半精磨。最后抽2件样品作检验，选工作台对角处各取一件。

3.2 半精磨

3.2.1 加工

首先修整砂轮，其次将工作台面灰粒和零件的毛刺等清除干净，再次把零件装夹好，先磨一个面，横向进给量为（0.2～0.3）×B（B为砂轮的宽度），磨掉0.03 mm，然后零件翻面装夹，磨另一平面A作精磨的基准面之用，磨量0.02 mm，分两刀磨削。第一刀垂向进给量0.01～0.015 mm，第二刀砂轮横向进给要比前面慢一倍以上，应控制在（0.08～0.15）×B（B为砂轮的宽度）的范围内，切削液必须充分冷却，留余量0.05 mm作精磨。最后抽4件样品检测，即工作台4个角处各抽1件进行测量。

3.2.2 退磁

用退磁功能在工作台上对零件进行退磁，退磁时间长约10 s才能把磁退干净，否则零件残留较多的磁性，不但给拆除零件带来困难，而且零件表面还会吸有微细的磨屑，给后面擦拭工序带来难度。

3.2.3 零件的拆卸方法

（1）由于剩磁及光滑表面间粘附力较大，拆卸零件时用力的方向F应与工作台面垂直方向往上拔(如图2)，切不能朝其他方向硬拉（抠）下来，以免零件表面与工作台面被拉毛损伤。

图2 拆卸零件的用力方向

图3 零件的叠层放置

（2）每次加工的零件数量较多，此时基准面A已经磨好，要把零件的A面统一朝上，叠层放置，然后用一根木棒从内孔里面穿过（如图3），双手握住木棒两端整打搬运，放进盛有水的容器里清洗掉粘附在零件上的废渣滓（水里注入少量乳化液可保持零件不易生锈），整打清洗零件时木棒不要取出，防止基准A面混乱。洗毕后整打放置，保持A面朝统一方向。

3.3 精磨过程

精磨是最后一道工序，是决定着产品是否合格的最重要环节，必须严格按以下工艺要求操作。

3.3.1 加工前的准备

（1）热机。每次精磨前，先开机30 min，使机床发热而产生的变形量稳定。利用热机的时间可以做些辅助工作，如给机床各个运动的部位注油，清洁及整理场地，擦拭待磨零件等。

（2）修复工作台。工作台是加工零件的基准面，工作台不平整或有伤痕，会直接影响到零件装夹定位的精度，因此先检查表面是否有伤痕，如果有小而少量的伤痕，应用金相砂纸包住一块铁块（铁块平面的大小约200 mm×100 mm，且要有较好的平面度），用手紧握铁块对伤痕部位进行擦拭修复，直至把凸出部位刷平为止。假如伤痕多而深，手工修复不能满足要求时，则要直接磨削整个工作台深度约0.01～0.02 mm。

（3）擦拭工作台。擦拭工作台是一个重要的环节之一。工作台残留的水渍或油渍带有磨屑等杂质，如果不予擦除，直接影响到加工的精度。擦除时不能使用棉纱，因为棉纱松散而凌乱，微细的磨屑容易卷进棉纱里，再次擦拭时，磨屑和棉纱头会掉落在已擦过的表面上。应该选择用不会起毛的布料，擦拭时要讲究方法，有规律性地统一朝直线方向擦拭（如图4a所示），不能随意性地乱擦（如图4b所示）。为了有效地去除全部杂质，要分3次擦拭，每次都要更换另一块抹布，使用过的抹布要勤清洗、勤更换，确保下次用的抹布都是干净的。

图4 擦拭工作台的方向

（4）擦拭零件。擦拭零件和工作台同样的重要，不能纯粹只擦零件的基准面A，其他的部位也一定要擦干净，否则在装夹零件的过程中，沾在零件上的微粒会掉落在工作台面上。擦拭操作拿和放零件时，要记住基准面A的方向。

（5）装夹零件。正确装夹零件为成功磨出合格产品奠定了基础，如何正确装夹零件，归根结底就是注意操作的每一个细节。把工作台面和零件表面擦干净后，将半精磨工序磨好的A面朝下，安装好零件。注意把零件送到工作台过程的方向要正确，不要让零件从待装区域上空经过，以防零件表面擦不净残留有微粒掉落在待装区域上，影响后面的装夹（如图5所示）。装夹零件要预留有修整砂轮器安装的位置，以方便后面修整砂轮。

图5 安装零件时送零件的方向

3.3.2 加工

（1）砂轮横向进给的方法。砂轮的横向进给，只能做单方向行程循环磨削零件（如图6a），不准作双向往返行程磨削零件（如图6b）。因为每次砂轮横向进给时，砂轮的前部位总是作新的切削，容易磨损，砂轮工作面会形成锥面（如图7所示），所以砂轮横向进给，只能朝统一方向磨削，砂轮横向进给运动轨迹（如图6 a所示）。

图6 砂轮横向进给运动轨迹

假如砂轮完成一次横向进给后，作反向行程回来（即双向磨削），不用垂向进给，磨削时仍会有火花产生（砂轮在磨削余量），会影响到零件的尺寸精度，这就是砂轮产生斜面对零件的影响。

图7 砂轮横向进给时受损产生的斜面（B=砂轮垂向进给量）

（2）工作台纵向进给换向的方法。工作台纵向移动进给时，液压缸压力较大，当换向时，冲击力大，惯性也大，会振动机床，影响磨削质量。因此，要使砂轮离开零件边缘约200 mm再换向，这段距离可以使砂轮避开振动的瞬间而过渡平稳地进入磨削零件，这样能有效地保证磨削零件的精度。

（3）垂向磨削进给的方法。本工序只有0.05 mm的加工余量，要分3刀磨削，前2刀每次垂向进给0.02 mm，最后一次进给0.01 mm。每次进给时，砂轮垂向进给手轮先退约1/3圈消除机床传动间隙，再往前进到所需刻度。

（4）横向砂轮进给量的确定。横向进给量越慢，零件表面粗糙值就越低，尺寸越稳定。横向进给选择断续进给，最后一次磨削时横向进给要减慢速度，应控制在（0.08～0.12）×B（B为砂轮的宽度）范围内。磨削时热量过大，容易导致零件变形，故切削液必须充分冷却。

（5）磨最后一刀及抽样检测。最后一刀是最终决定产品是否合格的关键所在，磨削到剩下最后0.01 mm的余量时，应停机但不关吸磁，因为零件受热状态卸去磁力后会变形，等待零件在常温下冷却后，再关闭吸磁，进行抽样测量，根据测量结果确定最后的磨削进给量。走完最后一刀后，同样开吸磁待冷却后，再整体抽样检测，至少抽5件检测，即4个角各抽1件、中间抽1件。用正弦规或百分表拖表测量。尺寸合格后，要记住垂向进给手轮的刻度值，磨削下一批时可供参考。拆卸零件的方法和前面一样，在此就不重复阐述。