一种磨削加工宽弧面的方法

2014-04-21舒良超

机械工程师 2014年2期

舒良超

（泰尔重工股份有限公司，安徽马鞍山243000）

0 引言

随着制造业的发展，复杂形状的零件在形位精度上的要求越来越高，对加工设备的要求也随之增加。对于大型宽弧面高弧度、低粗糙的零件，通常需要龙门数控磨床一次性成形加工弧形，如果没有该类型设备也可以利用一般的数控平面磨床进行分段成形加工。现以某零件为例，介绍分段成形法磨削宽弧面的步骤、精度控制、测量。

1 零件分析

如图1，工件长960 mm，宽300 mm，高195 mm。弧面R1430沿宽度方向形成，表面粗糙度为Ra1.6，弧度为0.05，材料为34CrNi3Mo，弧面淬火处理后硬度为52～58HRC。

图1 工件结构

该面加工工艺：粗铣→钻孔→表面淬火→精磨弧面。在加工过程中需要考虑以下几个方面：1）如何将弧长分段，并且减少段数；2）如何接段磨削，保证弧形完整；3）如何控制弧度0.05；4）何测量弧度。

2 解决问题

1）我公司有两台数控平面磨床MKL7132、MKL7150，砂轮宽度分别为60 mm、80 mm。应当选择轮宽80 mm的机床，这样可尽量减少分段次数，减少分段磨削的累计误差。（如图2所示）将工件弧长均分成4段，每段弧形对应一次砂轮修形，共修砂轮4次。

图2 分段加工弧形

2）从中间一段弧形开始磨削，磨至工件高度上差。再修砂轮磨同侧的下一段弧形。另一侧两段弧形磨削方法相同。由于轮宽80 mm大于分段宽度75 mm，在两段弧形之间有5 mm接续宽度，可在此位置涂色剂，当砂轮快到色剂时降低进给量逐渐磨到色剂刚好清除为止。

3）砂轮弧形必须由数控程序精确成形。工件在磨削前弧形不规则引起砂轮各点消耗不一致，在磨削过程中会产生大量的热量，使工件出现变形。另外，在粗磨过程中砂轮没有完全与工件接触，会严重影响弧形精度误差。因此，在磨削每段弧形时必须多次修整砂轮，在精磨阶段至少要修整3次砂轮。通过多次修整砂轮这道中间工步，实现数控系统控制工件弧度精度。

4）测量弧度的一般方法是制作模板，靠在工件上用塞尺测量。这种方法误差较大。如果使用先进的激光测量技术，我公司没有相关设备无法实现。根据现有设备能力，最简单有效的办法是通过数控编程使百分表在弧面上走圆弧插补程序。

3 弧面磨削过程及注意事项

1）工件两侧面和底面经过磨削后可以作为加工基准或测量基准。将工件长度方向顺工作台方向（X向）装在吸盘上，用仪表校侧面与X向平行。

2）输入修砂轮程序，检查程序。

主要程序段：G91G01 Y=-0.05 F=R19

G91G02 Y=-R40 Z=90 CR=1430 F=1200

G91G03 Y=R40 Z=-90 CR=1430 F=1200

表1 参数表

先磨“2阶段”弧形，查表1修改R40参数。砂轮对刀时两侧各加5 mm空程。

3）以工件某一侧面为加工基准，先用砂轮侧面靠近工件该侧面，微见火花即停，记录Z向坐标（以Za表示）。提砂轮，Z向进152.5 mm，即为磨“2阶段”弧形的Z向磨削位。磨工件至高度195+0.15 mm时停止粗磨，修整砂轮、降低进给量至0.005 mm进行半精磨。当工件高度至195+0.1 mm时停止，修整砂轮、降低进给量至0.002 mm进行精磨到最终尺寸，精磨期间至少需两次修整砂轮。

4）按上述要求修砂轮“1阶段”弧形。在“2阶段”弧形与“1阶段”弧形过渡位置涂上色剂，开始磨工件“1阶段”弧形，Z向坐标为“Za+75”即为Z向磨削位。粗磨至色剂部分减少时停止，修磨砂轮、逐步减小进刀量进行半精磨、精磨，磨色剂微有点状残留或刚好清除。