硬质合金台阶套类零件的端面外圆磨削

自贡硬质合金有限责任公司 (四川 643011)高 建 倪莹驰

1.原磨削方式

我公司生产的硬质合金台阶套类零件，如图1所示，精度高，批量大，广泛用于石油开采行业。目前对于该类零件的端面外圆磨削方式采用砂轮切入磨削方式，砂轮先把端面磨削到位(见图2)，再把台阶R 处与外圆处的余量磨削完(见图3)，零件磨削到位后的形状如图4 所示。此种加工方式存在两方面的缺陷，一是砂轮尖部的消耗不均匀，外圆处比端面处多，且砂轮的尖部消耗大，加工几件产品后，砂轮尖部的形状就由加工前的直角变成弧形形状(见图5)，此时再用该砂轮加工产品，端面与外圆交接处的R 就会超出公差范围;二是对砂轮端面与外圆直线度要求较高，不然无法保证端面的平面度与外圆的圆柱度在0.003mm 以内。为了保证产品端面、外圆的尺寸精度与形位精度，必须要频繁地修整砂轮，加工图1 零件，每5 件就要修整一次砂轮。磨削硬质合金采用的是金刚石砂轮，金刚石修整是件非常麻烦的事情，每修整一次需要5min，严重降低了生产效率。

图1

图2

图3

图4

图5

2.新磨削方式

新的磨削方式为切磨、纵向磨削以及联动相结合的磨削方式，磨削由7 步组成，具体如下:

(1)砂轮的尖部先接触到零件台阶根部圆角R中间部分，开始切磨台阶R，如图6 所示。

图6

(2)砂轮沿X 轴进刀，待砂轮的外圆母线与零件外圆母线接触时，X 轴停止进刀，如图7 所示。

(3)零件沿Z 轴开始进刀，至台阶端面切除一定的余量，Z 轴停止进刀，如图8 所示。

图7

图8

(4)砂轮沿X 轴继续进刀，至零件端面与外圆尺寸磨削符合工艺要求，如图9 所示。

(5)X、Z 轴联动，即砂轮沿X 轴往复进刀和零件沿Z 轴往复进刀，走完一轮加工面，X 轴退刀，然后再回到原处(第4 步骤结束时砂轮的位置)。本步骤往复循环2～3 次，此过程为提高台阶端面的表面粗糙度和平面度，如图10 所示。

图9

图10

(6)砂轮沿X 轴回到原处时，零件再沿Z 轴开始退刀，当退至砂轮的外侧端面距离零件的外端面距离为3～5mm 处时，砂轮沿X 轴退刀，如图11 所示。此过程为了提高外圆的圆柱度与表面粗糙度。通常沿Z 轴退刀时，会退至砂轮完全脱离零件，但这样的退刀方式，砂轮距零件的外端面越近，砂轮与零件的接触面积越小，磨削力越大，容易造成零件加工面变形，对于精度要求高的零件，外圆面的同轴度会受到影响。采用本步骤的磨削方式，将有效地克服这一缺陷。

图11

3.结语

新的磨削方式砂轮尖部的端面和外圆面与零件均匀接触，砂轮的端面和外圆面消耗一致，零件磨削加工完成后，砂轮能够较好地保持尖部的尖角形状，同时很好地保证了产品端面平面度与外圆圆柱度。

用新的磨削方式磨削图1 所示产品的端面外圆，磨削后产品的外圆圆柱度达到了0.003mm，端面的平面度达到了0.003mm，外圆与端面交接处的R 小于0.35mm，金刚石砂轮的修整次数由原来每加工5件修整一次砂轮，提高到每加工25 件修整一次砂轮，加工效率提高了30%以上。