超细五方铰刀外圆磨磨削加工的研究

2016-01-12刘军喆傅大强沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司辽宁沈阳110043

中国新技术新产品 2015年19期

刘军喆　吕　鹏　傅大强　（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁　沈阳　110043）

超细五方铰刀外圆磨磨削加工的研究

刘军喆吕鹏傅大强
（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳110043）

本文主要概述了五方铰刀在外圆磨床上的加工方法及在加工中遇到的难加工之处。在普通外圆磨床上磨削超细五方铰刀一直是老大难问题，特别是当刀齿的直径只有Ø1.12mm，刀齿外径公差为0.005mm时，刀齿外径圆跳动0.005mm，直柄部分圆跳动0.01mm，给加工过程带来很大难度。超细五方铰刀在加工过程中因机床及砂轮等诸多因素影响，工件易产生弯曲变形，特别是在磨削加工中，尺寸公差和形状公差都较小，表面粗糙度又要求较高，因此，如何解决好上述问题，便成了加工五方铰刀关键问题。

超细五方铰刀；砂轮；磨削用量；中心架；测量

1　磨削加工的特点

（1）能获得很高的加工精度及表面粗糙度。（2）不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁等，而且可以加工硬度很高的材料，如淬火钢、硬质合金、高速钢等普通金属刀具很难加工，甚至不能加工的材料。（3）一般情况下，磨削时切削深度较小，在一次行程中能切除的金属层较薄。

2　超细五方铰刀外径的加工过程

（1）首先，把75°尖磨出，因为外径尺寸比较细无法做中心孔，所以把两边做成75°尖，床头与尾座选用刚件较好的莫氏3#锥体反顶尖，调整好尾座支撑弹簧，不能将工件顶的过松或过紧，保证工件与顶尖之间有充分接触，加润滑脂，保持良好润滑，选择刚玉类60#砂轮，线速度35m/s，床头转速选择在每秒100转。手动控制横向进给，确保匀速进给，使磨削过程处于恒压力状态。（2）砂轮的选择很重要，砂轮硬度对磨削生产率和加工精度有很大的影响。如果砂轮太硬，变钝的磨粒仍不能脱落，则磨削力和磨削热会急剧增加，严重的会导致工件表面烧伤。如果砂轮太软，则会使仍锋利的磨粒过早地脱落，加快了砂轮的损耗。砂轮必须具有较好的磨削性能，必须有较高的耐用度，磨削时产生较小的磨削力和较小的磨削热，所以选择中软硬度的60#粒度的刚玉类砂轮，磨削时分粗磨和精磨。粗磨时选择干磨，即将砂轮修整成3mm凸台，深为0.5mm左右，手动横向进给，进行对刀。在干磨过程中注意减少进刀量，防止工件表面退火。精磨时将砂轮修平并在砂轮表面打三道凹槽，砂轮要修整的细一些，床头转速选择在每秒200转，以获得较好的表面粗糙度。冷却液必须充分浇在工件上。冷却液选用乳化油，它具有良好的冷却作用，可以带走和散出在磨削区域内产生的热量，同时还具有很好的清洗性和润滑性，以便及时冲洗掉磨屑和碎磨粒，减少摩擦，以获得较高的表面粗糙度。精磨时保证刀杆的公差Ø30-0.006和圆跳动0.01。（3）加工刀齿外径时，由于刀齿外径是Ø1.12mm，所以反顶尖必须选择中心孔是小于Ø0.3mm，并且顶尖平面高于中心孔不能超过0.25mm的反顶尖。工件装在头架与尾座两顶尖之间，用手转动工件应轻便灵活，左右转动工件应无轴向窜动。然后①安装开式中心架，开式中心架必须固定在工作台上。②检查开式中心架的支持块和撑块的位置是否正确。支持块和撑块与工件外圆的接触部分不但要光滑，而且接触位置要在同一径向截面上。③调整开式中心架的支持块与撑块，先调支持块高速手柄，使支持块与工件接触，并使工件轴线上移，上移量百分表读数为0.02mm；其次调整撑块，调整手柄，使撑块与工件接触，并使工件向砂轮方向移动，其移动量百分表读数为0.02mm。④调整好中心架后，拧紧紧固螺钉，防止工件受到砂轮力量时使支持块与撑块移动，影响加工精度。⑤磨削刀齿外圆时，分粗磨和精磨，先把刀齿外圆磨圆，测量刀齿尺寸及锥度是否符合图样要求，若超过图样允许值时，应调整工作台直至符合图样要求，无论是粗磨还是精磨必须冷却充分，由于刀齿直径只有Ø 1.12mm，特别容易退火，所以冷却液流量要充足，并应均匀地喷射到整个砂轮的宽度上，冷却液还应有一定的压力，以便使冷却液喷射到磨削区，也就是砂轮与工件接触部位。粗磨留余量0.05mm，再次用偏摆检查仪对工件进行检测，检测刀齿的圆跳动与刀杆的圆跳动是否合格，不合格需要进行校直，直到符合图纸要求。进行精磨，首先修整砂轮，金刚石在超越边缘3mm～5mm后才换向，最好将砂轮边缘修光或修小圆，这样可减少砂轮边缘的磨粒脱落而影响磨削质量，避免使工件表面产生缺陷。修整完砂轮需要对刀齿进行精磨，对刀时在刀齿外径上涂一层红丹粉或绿油，砂轮与工件接触上之后退刀，测量刀齿外径尺寸，然后根据测量出的尺寸计算出上刀尺寸，确保刀齿尺寸符合图纸要求。刀齿刀杆全部磨削完毕。

3　外磨工序注意事项

（1）工件两边75°尖是否因为受力过大受损，导致定位不准，使基准发生变化，必须保证两边75°尖与反顶尖是良好的面接触。（2）加工时必须保证75°尖与反顶尖之间有良好的润滑。（3）正确使用中心架。（4）合理选择床头转速，防止产生振动。（5）注意被加工工件表面是否充分冷却，有无烧伤退火现象。（6）加工过程中，随时测量外径尺寸及跳动，保证各尺寸合格不超差。（7）材料为W2Mo9Gr4VCo8属于高速工具钢，在加工过程中容易出现表面烧伤退火现象，注意充分冷却。

4　五方铰刀的磨削

首先将床头顶尖及锥体鞘套拆下，将带动卡盘旋转的螺杆拧好，螺杆不能太长也不能太短，太长卡盘安装不紧，太短和卡盘接触不到，无法使卡盘转动。将卡盘安装上，并且紧固，然后将五方定位套安装在机床上，当卡盘旋转时可以带动定位套旋转，当用手扳动定位套时，卡盘能够转动到和定位套相同角度的位置上。准备好后，将工件装卡在卡盘上，卡盘卡住工件柄部的4/5，柄部装卡的过少，在刀齿上磨削五方时容易产生振动与让刀现象，会造成刀齿刃带前后宽度不等或刃带磨锋。每一刀的进给量选择0.02mm～0.03mm左右，选择进给量太多容易造成工件退火，甚至五方铰刀的韧带尺寸超差，每一次进给量必须五个面全部磨削完，并且用千分尺测量完尺寸，才能进行第二次进给量上刀，直至最终把尺寸磨削合格。