鋁合金加工無心磨削常見問題探討

李彬彬　李娜

摘要：磨削加工一種歷史悠久、應(yīng)用廣泛金屬切削方法。文章針對(duì)鋁合金7075材料的材料特性，結(jié)合TYC-12型高精度無心磨床磨削過程中的一些問題提出了一些技術(shù)處理方法，并對(duì)相應(yīng)的工藝參數(shù)提出參考意見。

關(guān)鍵詞：磨床性能；工藝參數(shù)；冷軋機(jī)；軋輥表面缺陷

中圖分類號(hào)：TG580 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）04-0035-02

21世紀(jì)是新材料快速發(fā)展的時(shí)代，大量新材料的出現(xiàn)對(duì)企業(yè)產(chǎn)品加工的精度、質(zhì)量也有了更高的要求，金屬材料加工中對(duì)于磨削加工的需求增長越來越高，超出了其他新傳統(tǒng)加工方法。磨削加工的需求有增無減，當(dāng)然磨削加工中對(duì)于磨粒尺寸、形狀要求等都有著較大影響，比如加工鋁型材和加工韌性金屬，對(duì)于磨床和砂輪的要求就會(huì)有所不同，所以針對(duì)不同材料進(jìn)行磨削，首先要分析材料特性，制定適合的方案，選擇合適的輔助設(shè)施，有針對(duì)性的進(jìn)行磨削過程中的技術(shù)改進(jìn)，這對(duì)于金屬加工質(zhì)量來說是十分有必要。

1 材料分析

鋁合金7075主要含有鋅元素。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金，是可熱處理合金，屬于超硬鋁合金，有良好的耐磨性。7075鋁板是經(jīng)消除應(yīng)力的，加工后不會(huì)變形、翹曲。所有超大超厚的7075鋁板全部經(jīng)超聲波探測，可以保證無砂眼、雜質(zhì)。7075鋁板的熱導(dǎo)性高，可以縮短成型時(shí)間，提高工作效率。主要特點(diǎn)是硬度大7075是高硬度、高強(qiáng)度的鋁合金，常用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)及期貨。它要求強(qiáng)度高、抗腐蝕性能強(qiáng)的高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件、模具制造。空心桿鋁合金7075：Φ12×520，一端有螺紋30長，一段螺紋13長，要求表面光潔度Ra0.2以下。材料磨削要滿足粗糙度、圓度、圓柱度、直徑公差、凸度等技術(shù)要求外，還必須無明顯表面缺陷。對(duì)于前幾項(xiàng)技術(shù)要求的控制相對(duì)較容易，而表面缺陷的控制難度很大。

2 設(shè)備和輔助材料選擇

有兩種設(shè)備可供選擇，M1040無心磨床以及TYC-12型高精度無心磨床，根據(jù)材料長度直徑，我們選擇TYC-12型高精度無心磨床，選擇這款設(shè)備的理由是因?yàn)樗臋C(jī)床結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以及他的一個(gè)進(jìn)給精度靈敏性。砂輪：砂輪我選擇的是GC80的，他適合于做精磨工藝，一般性的表面光潔度能夠穩(wěn)定在Ra0.1以內(nèi)。硬度，組織等屬于公司常規(guī)規(guī)格。潤滑液：采用普通柴油+潤滑油基相調(diào)和，使它們之間互補(bǔ)，達(dá)到冷卻及充分潤滑之作用。具體勾兌比例可根據(jù)實(shí)際擁有密度而定。

輔助設(shè)施：采用公司最新型設(shè)計(jì)托架，選擇硬度適中的導(dǎo)板，并對(duì)其摩擦面光潔度進(jìn)一步修整，以防止工件旋轉(zhuǎn)摩擦引起的暗痕。磨削角度以及調(diào)整都按常規(guī)路線走，并無其他特別之處，在經(jīng)過了幾個(gè)小時(shí)的研磨實(shí)驗(yàn)，對(duì)于砂輪修整，如何防止工件表面刮痕并提高光潔度等問題，取得了很好的效果，并且綜合了磨削過程中的一些問題及解決方案。其中有部分需要注意及解決的問題提供給大家參考。

3 7075材料磨削技術(shù)關(guān)鍵

磨屑形成磨削過程一個(gè)復(fù)雜多因素、多變量共同作用過程，其目通過切除一定量工件材料獲得較高表面質(zhì)量精度。砂帶磨削技術(shù)作為一種磨削和拋光相結(jié)合的新工藝，因其具有加工效率高、冷態(tài)磨削、磨削速度穩(wěn)定、磨削精度高和磨削成本低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種優(yōu)質(zhì)、高效、低耗和用途廣泛的加工方法。它是采用砂帶這一特殊形式的磨削工具，借助接觸輪，并在一定壓力下，使砂帶與輪轂表面連續(xù)接觸以實(shí)現(xiàn)磨削加工。砂輪一個(gè)由磨料、結(jié)合劑經(jīng)壓坯、干燥、燒結(jié)而成疏松體，其單個(gè)磨粒就一把微小切削刃，有很大負(fù)前角刃口鈍圓半徑。磨削方式磨削方式上，凡增大砂輪與工件接觸面積磨削均會(huì)加劇砂輪堵塞。這因?yàn)樯拜喤c工件接觸面積大，磨粒切削刃會(huì)同一磨痕上多次劃擦，使工件上磨削層強(qiáng)化加劇，冷卻液又難以進(jìn)入磨削區(qū)，磨削熱量多、溫度高，為堵塞創(chuàng)造條件，易產(chǎn)生化學(xué)粘著性堵塞嵌入性堵塞。如端磨比周磨易堵塞，橫向切入磨削比縱向磨削堵塞嚴(yán)重。徑向切入量徑向切入量對(duì)砂輪堵塞影響呈駝峰趨勢。

砂輪在磨鈍過程當(dāng)中進(jìn)行修整，開始磨削的工件表面必定有磨傷刮痕，如果到精磨，則造成不良品產(chǎn)生。解決方法：可取與砂輪硬度相匹配磨削之材料，長度自選，直徑大小相差等同工件便可。在砂輪當(dāng)中按正常磨削工藝磨削3～5次，盡量在保證磨削區(qū)正常情況下調(diào)整磨量。此動(dòng)作是將砂輪在修整時(shí)未完全脫落之沙粒清理干凈，使工件在精磨之時(shí)可直接磨削。毋須半徑磨。

冷卻液在磨削過程當(dāng)中會(huì)摻雜進(jìn)鋁屑，但回流至冷卻水箱之后漂浮在最上層，且因?yàn)橛托屠鋮s液的特點(diǎn)，在靜止時(shí)間較短的情況下鋁屑不會(huì)全部浮起，部分較小鋁屑仍舊摻雜在里面，在循環(huán)過程當(dāng)中會(huì)對(duì)工件表面光潔度產(chǎn)生影響。解決方法：因?yàn)楸敬文ハ魇菍儆跇悠芳庸?，冷卻液使用時(shí)間以小時(shí)計(jì)算，故此問題不明顯，但據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)，批量加工中，此問題如果不解決徹底必將對(duì)工件表面光潔度產(chǎn)生較大影響。傳統(tǒng)模式紙帶過濾機(jī)，普通冷卻水箱都達(dá)不到此效果。

采用普通式試?yán)鋮s，冷卻區(qū)域等同于砂輪寬度，此工件長度520mm。故工件在磨出之時(shí)將有500mm的長度會(huì)一直摩擦于導(dǎo)板及導(dǎo)板。（工件長度較短則此問題不明顯）會(huì)產(chǎn)生少許不規(guī)則白色流星帶（在燈光下較容易看到）。解決方法：將導(dǎo)板及導(dǎo)板表面光潔度提高，加長冷卻區(qū)域，在工件出口磨削部位保證冷卻液能充分產(chǎn)生潤滑效果，可以防止此類問題出現(xiàn)。此樣品加工之后直線度為0.002mm，圓度0.002mm，個(gè)人感覺效果還是很不錯(cuò)的，光潔度因?yàn)檫€要做實(shí)驗(yàn)，所以現(xiàn)在無法斷定最后能不能達(dá)到要求。

4 結(jié)語

總之，鋁合金的磨削要制定適合的方案，選擇合適的輔助設(shè)施，有針對(duì)性的進(jìn)行磨削過程中的技術(shù)改進(jìn)，比如改進(jìn)砂輪速度、工件速度、磨削方式、切削深度及磨削液等磨削過程諸現(xiàn)象及磨削結(jié)果重要參數(shù)。因此，對(duì)影響磨削過程的各種因素進(jìn)行分析研究，對(duì)磨削用量等參數(shù)進(jìn)行單因素、多因素實(shí)驗(yàn)，建立優(yōu)化合理磨削參數(shù)并總結(jié)出規(guī)律，可以大大提高金屬加工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 左甲奎，左英.M1040無心磨床導(dǎo)輪調(diào)速系統(tǒng)的改進(jìn)[J].軸承，1997，（10）.

[2] 陳東祥，田延嶺.超精密磨削加工表面形貌建模與仿真方法[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2010，（13）.

[3] 趙恒華，馮寶富，高貫斌，蔡光起.超高速磨削技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].東北大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，（6）.

[4] 魏永強(qiáng)，周軍.微切削加工7050-T7451鋁合金的尺度效應(yīng)研究[J].工具技術(shù)，2010，（9）.