專用刀架磨削加工技術(shù)

中國(guó)工程物理研究院 (四川江油 621900)董華超

我車間承擔(dān)了某設(shè)備部件刀架 (見(jiàn)圖1)的加工任務(wù)，該零件總長(zhǎng)700 mm，橫截面46 mm×43 mm。橫截面由相互平行和垂直的平面、斜面及圓弧所組成。在軸線方向上的6個(gè)橫截面各有一定數(shù)量的孔、槽，型面復(fù)雜，精度要求高，加工難度大。針對(duì)該零件的工藝特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一條切實(shí)可行的工藝路線，提高了生產(chǎn)效率，很好地完成了加工任務(wù)。

圖1

1.專用刀架加工工藝分析

圖2 專用刀架形狀示意圖

專用刀架如圖2所示，刀架材料為1Cr17Ni2，該材料屬于馬氏體耐熱鋼，其加工工藝性較差，整個(gè)零件各型面和各孔系相互關(guān)聯(lián)，形成了較高的尺寸精度、形狀精度和位置精度要求。同時(shí)刀架屬細(xì)長(zhǎng)類零件，型面復(fù)雜，找正裝夾難度大，因此要選擇合理的加工順序、裝夾方式，減少裝夾定位次數(shù)，減少工件變形，以確保加工質(zhì)量。加工工藝路線如下:

下料→刨方及臺(tái)階→時(shí)效處理→粗磨型面→數(shù)銑孔槽斜面及螺紋孔→刨圓弧→數(shù)銑外型面→精磨→鉗工攻絲。

2.磨削加工路線和改進(jìn)措施

根據(jù)磨削工藝，確定使用MM7132A平面磨床，選擇粒度46#、硬度K、組織6～8號(hào)、陶瓷結(jié)合劑的WA砂輪來(lái)磨削各面。

(1)粗磨型面:工件經(jīng)過(guò)上道工序刨成方臺(tái)階，加工長(zhǎng)度方向有0.12 mm的彎曲變形，如果將工件直接吸到電磁吸盤(pán)上加工，在吸緊力的作用下，工件因彈性變形而被吸平，加工后松開(kāi)吸力將恢復(fù)彎曲變形狀態(tài)，工件的平面度、平行度將被破壞。為防止這種情況發(fā)生，采取的措施是在吸緊工件之前用塞尺測(cè)量工件底面與吸盤(pán)之間的間隙，在縫隙處塞入相應(yīng)厚度的銅皮后再吸緊工件，然后以磨好的上表面做基準(zhǔn)加工下表面，這樣不會(huì)使工件產(chǎn)生彈性變形，保證了工件的精度。然后以這兩面為基面裝夾在精密虎鉗上磨削另外幾面，保證平面度、平行度及垂直度在0.02 mm以內(nèi)，留精磨余量0.3 mm。

(2)精磨型面:①磨基準(zhǔn)面A的改進(jìn)措施。工件經(jīng)過(guò)銑削，整個(gè)型面有一定彎曲變形，由于工件寬度基準(zhǔn)面太小，無(wú)法裝夾在虎鉗上，經(jīng)過(guò)分析采取活動(dòng)鉗口夾C面，固定鉗口夾R40 mm相接的平面，制作3塊等高墊鐵，使A面高出鉗口0.5 mm左右。②磨基準(zhǔn)B的改進(jìn)措施。吸A面縱向找正在0.05 mm磨階臺(tái)，用深度千分尺測(cè)量太過(guò)煩瑣，制作了與臺(tái)階上公差相同的量塊，當(dāng)砂輪磨到量塊即到公差，這樣節(jié)約了測(cè)量時(shí)間，大大提高了效率。③磨刀架刃口方法。開(kāi)始采用砂輪側(cè)面直接磨工件，因?yàn)楣ぜL(zhǎng)度長(zhǎng)，接觸面大，工件燒傷嚴(yán)重，并產(chǎn)生變形，無(wú)法滿足平面度、表面粗糙度和垂直度要求。工件刃口寬度1 mm，裝夾面太小，無(wú)法裝夾在虎鉗上。經(jīng)過(guò)多次分析試驗(yàn)，制作了2個(gè)定位裝夾工裝如圖3所示，銷子上套橡皮管插入刀架腰形孔并與臺(tái)階端面貼合，銷子外圓與腰型孔外圓緊配合，夾緊工裝一頭與活動(dòng)鉗口接觸，使工件大面與固定鉗口貼合，兩頭用等高墊鐵支撐。

3.磨削中需要注意的問(wèn)題

圖3 刀架精磨裝夾示意圖

(1)不銹鋼的韌性大，熱強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)小，磨削時(shí)的熱量不易導(dǎo)出，工件表面易產(chǎn)生燒傷、退火等現(xiàn)象，導(dǎo)致磨削表面產(chǎn)生加工硬化，造成變形，其尺寸難以控制。而砂輪磨粒的切削刃具有較大的負(fù)前角，磨削過(guò)程中磨屑不容易被切離，切削阻力大，擠壓、摩擦劇烈。單位面積磨削力很大，磨削溫度可達(dá)1000～1500℃。同時(shí)，在高溫高壓的作用下，磨屑易粘附在砂輪上，填滿磨粒間的空隙，使磨粒失去切削作用。應(yīng)及時(shí)修整砂輪，粗磨時(shí)砂輪要修整粗一些，精磨時(shí)砂輪要始終保持鋒利，以免過(guò)熱燒傷。修整后的砂輪兩側(cè)轉(zhuǎn)角處不允許有毛刺存在。

(2)磨削過(guò)程中必須充分冷卻，以帶走大量的磨削熱和進(jìn)行沖刷，防止砂輪堵塞和工件表面燒傷。冷卻液必須清潔，不能混入磨屑或砂粒，以免將工件拉毛。磨削不銹鋼的磨削液一般選用冷卻性能較好的乳化液，或用含有極壓添加劑且表面張力小的磨削液。流量為20～40 L/min，砂輪直徑大時(shí)流量為80 L/min。

(3)工件是細(xì)長(zhǎng)類零件，剛性差，磨削中容易產(chǎn)生振動(dòng)讓刀現(xiàn)象，因此要增加輔助支撐來(lái)增加工件的剛性。

(4)縱向進(jìn)給速度在10～25 m/min，選擇粗磨取大值，精磨取小值，夾緊力不能太大，吃刀量在0.01 mm比較合適。

4.結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，在細(xì)長(zhǎng)工件的加工過(guò)程中，通過(guò)上述改進(jìn)方案解決了工件燒傷、變形以及無(wú)法裝夾、不便于測(cè)量等難題，提高了生產(chǎn)效率，保證了工件質(zhì)量。