基于車床的“磨削”加工工藝

王明輝

(陜西烽火電子股份有限公司，陜西 寶雞721006)

1 試件的基本結構與分析

公司某軸承鋼（GCr15SiMn）材質的齒圈零件，其圓周上需加工一處R2.06+0.020弧形環槽。此槽形位精度要求較高，且表面粗糙度需達到Ra0.16μm以上（舊標準▽10）。零件的基本結構、尺寸如圖1所示。

圖1 零件結構、尺寸示意圖

根據該零件材料的力學性能、切削性能特點及其形狀尺寸、結構特點、精度和表面粗糙度，弧形環槽相關的正常加工工序過程，應當是先分別粗、精車，然后利用工裝，磨削端面和圓弧部分。

由于工廠無適合的磨削設備，且無以車代磨的高端數控車床，為了在現有條件下加工出符合圖紙要求的零件，必須尋求一種新型加工方式。

2 車床上“磨削”加工方法的確定

車削、磨削以及先車后磨的加工工藝在機械制造行業中應用廣泛。結合車削、磨削的工作原理，經過分析、驗證，最終得到“在車床上進行‘磨削’”的加工工藝方法。其原理示意圖如圖2所示。

圖2 在車床上進行“磨削”的原理示意圖

該方法的實質是在車床上，以高速運轉的砂輪代替車刀進行磨（車）削。對刀后，確定切削參數后并反復檢測、修訂切削用量，最終即可磨（車）出符合圖紙要求的形狀，如此例中弧形環槽。

該方法需給砂輪配上動力，即合適功率的電動機（配以砂輪軸、帶開/關的電機座等附件）。將砂輪裝配在砂輪軸上，砂輪軸（裝在電機座上）通過三角帶與電機連接；將電機裝在車床中拖板上，調整至合適高度，使得砂輪軸和車床主軸同心。加工時，依次開動機床電源和砂輪電源，車床主軸帶動零件自轉，輔助砂輪軸高速反轉（同機床主軸旋轉方向比），人工驅動中拖板帶動砂輪，從而實現磨（車）削加工。

3 車床“磨削”切削條件的選擇

因為此試件材料為GCr15SiMn軸承鋼，故選擇粒度介于60～W50、硬度為K（ZR1），以單晶剛玉為磨料、以V（A）為結合劑的砂輪。因為所加工面為外環弧面，故優選帶弧面的碟形砂輪用于精磨。

該切削加工的本質是磨削，故在選擇切削用量時，應選取較高的切削速度進行縱磨。在此，砂輪速度v應介于17m/s～35m/s，工件速度vw應介于10～15m/min，背吃刀量ap應≤0.005mm，精磨時磨削進刀兩次以上。

在切屑流的強烈摩擦和熱沖擊下，砂輪表面易磨損，切削能力下降。因此必須在切削過程中使用冷卻液，并適時候修整、更換舊砂輪，使用切削能力好的新砂輪。

對于不同材質的零件，在車床上“磨削”時，應選取合適的、不同材質的砂輪、不同的切削參數和切削條件。

4 結語

通過以上手段試驗、加工，最終實現了在車床上的“磨削”，加工出了基本符合圖紙要求的零件。

對于無外圓磨床的用戶，加工表面粗糙度要求較高的軸類零件時，在車床上“磨削”為其提供了一種可輕松應用推廣的有效方法。此方法使用最普通、最普遍的機床，輔助較簡單的工具，實現了較高要求零件的加工，其成本不高，操作簡單，可普遍推廣應用。

[1]孟少農主編.機械加工工藝手冊(第1、2、3卷)[M].北京：機械工業出版社，1992.