精密超薄套筒磨削工藝分析

葉春梅

（廣西機電職業技術學院，廣西 南寧530007）

薄壁套類零件一般指孔壁厚度為孔徑的1/8~1/10，超過1/10的即可稱為超薄壁套類零件，此類零件應用繁多，如精密襯套、鉆套、氣門軸套、內圓磨具主軸套筒、坐標鏜床主軸套筒等。在同等尺寸、同等精度要求下，此類零件的加工與外圓、平面磨削相比，難度更大，主要體現在：首先，內圓砂輪是在零件內部進行磨削，操作者無法看清磨削情況；其次，砂輪和零件接觸的面積較外圓、平面大，且冷卻液較難進入磨削區域進行冷卻，零件很容易燒傷、熱變形等。因此合理選擇工藝路線和工藝參數就顯得尤為重要。下面以磨削精密超薄套筒（如圖1（a）零件圖）為例，講述如何在MM1420型磨床上進行精密超薄套筒的磨削加工。

圖1 精密超薄套筒

1 零件的裝夾

套筒屬超薄零件，要達到高精度的要求就必須在加工過程中的每一個環節注意防止零件的變形。因此磨削內圓時裝夾方法不能直接采用卡盤，而是采用專用夾具（如圖1（b）裝夾圖）間接裝在卡盤上。在裝夾之前，零件的端面與外圓均需經磨削，保證端面的平面度和平行度誤差小于0.005mm，基準面A須經研磨，且壓緊螺母的內端面要與機床的回轉軸線相垂直，以保證定位精度。外圓留磨余量0.2mm的情況下圓度和圓柱度小于0.005mm（專用夾具定位面的精度也應達到相應的要求）；零件端面與外圓磨削后需經人工時效處理，消除磨削產生的應力，防止零件變形。裝夾時，首先把零件裝到專用夾具上，壓緊螺母的擰緊力不宜過大，以手的力量擰緊即可，其次把專用夾具裝到磨床卡盤上，先用少許力度擰緊卡盤，用百分表校正零件內圓的跳動幅度＜0.05mm后擰緊卡盤。應在零件一次安裝后完成粗磨與精磨的磨削。

2 砂輪的選擇、修整和砂輪接長桿的選擇

（1）砂輪的選擇。粗磨為了能夠快速把大部分的磨削余量去除，砂輪磨料選白剛玉（WA），粒度可選36＃～60＃，硬度為軟（R1），結合劑為陶瓷，尺寸選外徑×寬度×內徑=70×40×20（mm）。精磨時為了保證磨削質量，砂輪磨料選鉻剛玉（PA），粒度可選80＃～100＃，硬度為超軟（CR），為加強砂輪對零件的拋光作用，結合劑選樹脂，尺寸選80×32×20（mm）。

（2）砂輪的修整。精密磨削中最常使用單顆金剛石筆修整，金剛石筆應具有70°～80°的銳角。在修整時，金剛石筆安裝在低于砂輪中心0.5~1.5mm處，筆尖順砂輪旋轉方向傾斜10°～15°。砂輪的修整用量有砂輪線速度、修整速度、修整深度、修整次數和光修次數等，修整用量的選擇如表1所示。

表1 砂輪修整用量

在粗磨時，砂輪進行粗修、精修兩次修整，在精磨時砂輪進行粗修、半精修、精修三次修整，粗修時修整速度、深度和次數選大值，精修選小值。

（3）砂輪接長桿的選擇。接長桿的剛性不足時，容易產生彎曲變形和振動，對加工精度和表面質量都有很大影響，因此，應盡量選擇最短的接長桿。根據砂輪寬度40mm、壓緊螺母厚度30mm、砂輪越程長度15mm、桿左端面在工作臺行程最右邊時距離壓緊螺母左端面10mm（見圖2），算出接長桿的最短尺寸L桿=10+30+72+15=127mm。

圖2 接長桿計算圖

3 冷卻液的選擇

冷卻液在精密磨削加工中可以起到以下作用：

（1）帶走大量磨削產生的切削熱，避免燒傷、有效減少零件熱變形。

（2）沖走磨屑，避免拉傷零件表面。

（3）減少砂輪和零件間的摩擦，提高零件表面質量。

（4）抑制積屑瘤的產生，從而提高零件表面質量。

（5）砂輪和零件間的摩擦減少，還可以減緩砂輪磨損，提高磨削效率。

因此，合理使用冷卻液對零件表面品質、磨削效率和砂輪使用壽命等有著舉足輕重的影響。在粗磨時，因為磨削余量較大，單位時間去除的磨屑較多，產生的磨削熱也較多，為了達到較好的冷卻效果，冷卻液比例為：5%的乳化油+95%的水；在精磨時，磨削余量較小，產生的磨削熱較少，為了提高冷卻液的潤滑效果，使零件表面品質得到較大提高，冷卻液比例為：10%乳化油+90%水。在使用過程中還應保證冷卻系統及冷卻液的清潔，設置良好的過濾系統裝置。

4 磨削用量的選擇

在以上“硬件”滿足要求的情況下，如何選擇“軟件”（即磨削用量）就顯得尤為重要。磨削用量主要有砂輪轉速、工件圓周速度、工作臺速度、單次磨削深度、走刀次數和無火花磨削次數等，應根據粗磨和精磨不同的精度要求來選擇，具體選擇的參數如表2所示。

表2 磨削用量的選擇

在磨削加工過程中，磨削用量還應根據實際磨削情況作微調，這就需要操作者本人有靈活應變的能力和分析問題、解決問題的能力，以適應不同的磨削情況，最終加工出符合精度要求的零件。

此外，在操作過程中還要注意以下操作要領：

（1）因砂輪在零件內部進行磨削，操作者無法看清磨削情況，在對刀過程中往往不加注冷卻液，粗磨時可通過觀察火花來確定對刀情況；精磨時，因磨削余量很少，可在零件靠右側的孔壁處涂一層薄而均的紅丹油，讓砂輪緩慢地接近磨削表面，直到紅丹油被磨去再加注冷卻液，然后便可進刀磨削。

（2）磨削過程中因澆注冷卻液，無法觀察火花出現的情況，只能靠仔細聽磨削的聲音來辨別磨削情況是否正常，如出現聲音突然增大應立即把砂輪退出磨削面，并分析原因，排除故障后再重新對刀磨削。

（3）因接長桿的剛性有限，內圓磨削比外圓、平面磨削更容易出現讓刀現象，因此，當精磨余量還剩0.01mm時，不要進刀，光磨10～15次后測量尺寸，如果還大再考慮進刀磨削，直到符合精度要求。

精密超薄套筒的磨削加工，各方面要求都很高，一旦某個方面沒達到要求，工件很容易出現喇叭口、鼓形、燒傷、表面拉毛劃傷等表面缺陷，出現問題時應根據實際情況加以分析，找出問題的根源從而消除這些缺陷。

5 結束語

精密超薄套筒的磨削加工，從零件的裝夾、砂輪的選擇、磨削用量的選擇和操作技術等各方面要求都很高，一旦某個方面沒達到要求，工件很容易出現喇叭口、鼓形、燒傷、表面拉毛劃傷等表面缺陷，因此要考慮各方面的不利因素，利用技術手段加以分析解決，從而保證加工出來的零件能達到圖紙的技術要求。

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