专用刀架磨削加工技术

2014-08-23中国工程物理研究院四川江油621900董华超

金属加工(冷加工) 2014年18期

中国工程物理研究院 (四川江油 621900)董华超

我车间承担了某设备部件刀架 (见图1)的加工任务，该零件总长700 mm，横截面46 mm×43 mm。横截面由相互平行和垂直的平面、斜面及圆弧所组成。在轴线方向上的6个横截面各有一定数量的孔、槽，型面复杂，精度要求高，加工难度大。针对该零件的工艺特点，经过多次试验，设计出一条切实可行的工艺路线，提高了生产效率，很好地完成了加工任务。

图1

1.专用刀架加工工艺分析

图2 专用刀架形状示意图

专用刀架如图2所示，刀架材料为1Cr17Ni2，该材料属于马氏体耐热钢，其加工工艺性较差，整个零件各型面和各孔系相互关联，形成了较高的尺寸精度、形状精度和位置精度要求。同时刀架属细长类零件，型面复杂，找正装夹难度大，因此要选择合理的加工顺序、装夹方式，减少装夹定位次数，减少工件变形，以确保加工质量。加工工艺路线如下:

下料→刨方及台阶→时效处理→粗磨型面→数铣孔槽斜面及螺纹孔→刨圆弧→数铣外型面→精磨→钳工攻丝。

2.磨削加工路线和改进措施

根据磨削工艺，确定使用MM7132A平面磨床，选择粒度46#、硬度K、组织6～8号、陶瓷结合剂的WA砂轮来磨削各面。

(1)粗磨型面:工件经过上道工序刨成方台阶，加工长度方向有0.12 mm的弯曲变形，如果将工件直接吸到电磁吸盘上加工，在吸紧力的作用下，工件因弹性变形而被吸平，加工后松开吸力将恢复弯曲变形状态，工件的平面度、平行度将被破坏。为防止这种情况发生，采取的措施是在吸紧工件之前用塞尺测量工件底面与吸盘之间的间隙，在缝隙处塞入相应厚度的铜皮后再吸紧工件，然后以磨好的上表面做基准加工下表面，这样不会使工件产生弹性变形，保证了工件的精度。然后以这两面为基面装夹在精密虎钳上磨削另外几面，保证平面度、平行度及垂直度在0.02 mm以内，留精磨余量0.3 mm。

(2)精磨型面:①磨基准面A的改进措施。工件经过铣削，整个型面有一定弯曲变形，由于工件宽度基准面太小，无法装夹在虎钳上，经过分析采取活动钳口夹C面，固定钳口夹R40 mm相接的平面，制作3块等高垫铁，使A面高出钳口0.5 mm左右。②磨基准B的改进措施。吸A面纵向找正在0.05 mm磨阶台，用深度千分尺测量太过烦琐，制作了与台阶上公差相同的量块，当砂轮磨到量块即到公差，这样节约了测量时间，大大提高了效率。③磨刀架刃口方法。开始采用砂轮侧面直接磨工件，因为工件长度长，接触面大，工件烧伤严重，并产生变形，无法满足平面度、表面粗糙度和垂直度要求。工件刃口宽度1 mm，装夹面太小，无法装夹在虎钳上。经过多次分析试验，制作了2个定位装夹工装如图3所示，销子上套橡皮管插入刀架腰形孔并与台阶端面贴合，销子外圆与腰型孔外圆紧配合，夹紧工装一头与活动钳口接触，使工件大面与固定钳口贴合，两头用等高垫铁支撑。

3.磨削中需要注意的问题

图3 刀架精磨装夹示意图

(1)不锈钢的韧性大，热强度高，导热系数小，磨削时的热量不易导出，工件表面易产生烧伤、退火等现象，导致磨削表面产生加工硬化，造成变形，其尺寸难以控制。而砂轮磨粒的切削刃具有较大的负前角，磨削过程中磨屑不容易被切离，切削阻力大，挤压、摩擦剧烈。单位面积磨削力很大，磨削温度可达1000～1500℃。同时，在高温高压的作用下，磨屑易粘附在砂轮上，填满磨粒间的空隙，使磨粒失去切削作用。应及时修整砂轮，粗磨时砂轮要修整粗一些，精磨时砂轮要始终保持锋利，以免过热烧伤。修整后的砂轮两侧转角处不允许有毛刺存在。

(2)磨削过程中必须充分冷却，以带走大量的磨削热和进行冲刷，防止砂轮堵塞和工件表面烧伤。冷却液必须清洁，不能混入磨屑或砂粒，以免将工件拉毛。磨削不锈钢的磨削液一般选用冷却性能较好的乳化液，或用含有极压添加剂且表面张力小的磨削液。流量为20～40 L/min，砂轮直径大时流量为80 L/min。

(3)工件是细长类零件，刚性差，磨削中容易产生振动让刀现象，因此要增加辅助支撑来增加工件的刚性。

(4)纵向进给速度在10～25 m/min，选择粗磨取大值，精磨取小值，夹紧力不能太大，吃刀量在0.01 mm比较合适。