以粘代吸的磨削新工艺

2015-02-20济宁市技师学院山东272000孟庆站

金属加工(冷加工) 2015年15期

■济宁市技师学院（山东 272000）孟庆站

以粘代吸的磨削新工艺

■济宁市技师学院（山东 272000）孟庆站

摘要：本文介绍一种磨削加工中的装夹方法，是主要针对平面磨床电磁吸盘上磁后容易使薄壁工件发生变形而想出的一种解决方法。利用有机硅胶粘接工件的办法，消除工件在装夹定位过程中电磁力对工件形状的影响，在保证安全可靠加工的同时，也能很好地保证零件的加工精度。

1. 零件结构

随着现代工业的迅猛发展，越来越多的高尖端产品需要得到推广和应用，而由于对零件的精度要求较高，因此给生产制造带来了一定的挑战。虽然现在高精密机床已经普及，但仍有一部分产品的质量得不到保证。在机械加工过程中，往往有很多因素影响工件的最终加工质量，薄板工件的弯曲变形就是其中之一，这在磨削加工中体现得较为明显。如何使工件的加工达到质量要求，如何减少各种变形因素对加工精度的影响，就成为加工前必须考虑的问题。

如图1所示是我厂接到的两件检具的零件图。零件主要形状尺寸为1 200mm×300mm×15mm，厚度仅为2 0 m m，长度达1 200mm，是典型的薄板零件。前期工序已基本完成，只剩下在MM7150A（精密卧轴矩台平面磨床）上磨两面，需要保证两大面平行度0.04mm、平面度0.035mm。

2. 加工中存在的问题

该零件加工中存在的主要问题有：①由于工件的弯曲变形较大，在加工过程中，工件弯曲部分受工作台磁力的影响，发生变形后贴紧工作台面，磨好一个面后，去磁后又回弹为原状，就像弹簧一样，一受力就发生变形，所以用普通方法加工难度较大，难以保证精度。②磨削薄板零件一直是磨削加工中比较棘手的问题，而且中间挖空后更易发生变形。③薄板零件在磨削过程中，容易受到砂粒切削力的影响，发生局部过热而变形翘起，从而产生过磨和过烧现象，甚至由于磨削量过大还会发生撞碎砂轮等事故。

图1　零件图

3. 造成变形的原因分析

（1）磨削前：由于工件厚度比较薄，在磨削前没有经过任何热处理，以及可能在前期加工或搬运过程中存在磕碰，导致工件存在严重的弯曲变形。

（2）磨削中：工件受吸紧力的影响发生变形，以及在磨削过程中砂轮与工件之间产生的磨削热过高而导致再次变形。

（3）磨削后：随着时间的变化，工件内部的残余应力会使工件再次发生变形。

4. 传统加工方法

传统加工方法为减小变形而采取的措施有：①首先采用人工校正，即固定一端，在另一端施加压力，使其发生变形后回弹为理想的平面，这样可以大致减小变形量。②然后上磨床先见光一个面，再以该面为基准磨另一面，在吸紧工件的同时，在工作台面上垫上厚度与变形量相同的铜皮，以阻止变形。③尽量减少磨削吃刀量，每次进给量只

有0.005～0.01mm，从而达到减少磨削热的目的。④在以上基础上，根据经验，需要翻多次面反复进行磨削，逐步消除装夹变形的影响，以达到理想的精度。

5. 传统加工方法效果分析

人工校正显然能够起到一定的校正变形的效果，但只是减小了变形量，无法完全消除变形。同样，垫铜片后也需要电磁盘吸紧，铜片的厚度如果不能完全等于变形间隙，吸紧后还会产生变形。采用减少磨削用量和频繁换面磨削的方法（一般换面次数至少需要6次甚至更多次），这样加工效率实在太低，而且最后的平面质量很大程度上依靠操作工人的技能和经验，产品质量的一致性较差。

6. 解决方案

针对以上情况，在这里介绍一种以粘代吸的新工艺，用来克服工件在吸紧定位时产生的变形。本例中，零件是受外力作用而产生变形，但由于种种原因造成零件的强度、刚度与稳定性都较差，但是已经加工到最后精加工阶段，不可更改，也无法对设计和工艺进行优化处理了。只有从引起变形作用的外力上考虑。假设工件是在自然状态下进行磨削加工的，问题就迎刃而解了。那么，如何保证工件在装夹和加工过程中保持原有状态，不产生变形呢？我们采用一种室温硫化硅橡胶RTV加热后粘接工件与磁台的办法。使用一种综合性能优异的合成橡胶棒，其耐高低温度使用范围为-60～250℃，可在此状态下长期工作，有较强的吸附及粘接能力，导热性能良好，而且工作完后的拆除也比较方便，不会破坏工件及工作台的表面质量（见图2）。

具体操作过程为：先把工件放在磁台上处于最自然的状态，不受任何的外力作用，然后用“博世18E”硅胶枪加热硅胶到液态后均匀地点粘在工件的周边和所有可能发生向下方变形的区域，这样便完成了工件的装夹定位工作，目的是避免电磁吸盘向下方的吸力而带来的零件的弯曲变形。当然，单位长度硅胶的粘紧力显然没有电磁盘磁力那么强，但对于精磨的磨削力来说，影响不大。如果要保证能够更加安全地磨削，可以增大粘接长度和面积来获取更大的粘接力。

图2　工件与磁台的粘接效果

7. 加工参数优化

在磨削过程（见图3）中，还必须对磨削的加工参数进行优化：①加大切削液的流速、流量以降低磨削热。②降低磁台导轨的运行速度，达到减小磨削力的目的，从而降低磨削热。③把砂轮修磨为台阶状，使其与工件的磨削接触面变窄，约为原砂轮宽度的1/3～1/2，以降低磨削阻力，降低磨削热。

图3　磨削加工过程

8. 加工效果

采用新工艺方法加工后，经过三坐标检测（见图4），两面的平面度均在0.02mm，平行度为0.03mm，完全满足图样的加工精度要求。并且还大大降低了生产周期，节省了一定的工时成本。该方法纯属工作中的大胆创新，技术含量一般，相对于一般的装夹方法如电磁盘吸、虎钳装夹来说，有比较取巧的地方，而且跟其他方法相比还比较先进，实用性也较强。因此，该方法完全适合在磨削易变形零件中推广应用。目前，该方法已经在新产品试制过程中得到广泛的应用。