以粘代吸的磨削新工藝

■濟(jì)寧市技師學(xué)院 （山東 272000） 孟慶站

以粘代吸的磨削新工藝

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摘要：本文介紹一種磨削加工中的裝夾方法，是主要針對(duì)平面磨床電磁吸盤上磁后容易使薄壁工件發(fā)生變形而想出的一種解決方法。利用有機(jī)硅膠粘接工件的辦法，消除工件在裝夾定位過程中電磁力對(duì)工件形狀的影響，在保證安全可靠加工的同時(shí)，也能很好地保證零件的加工精度。

1. 零件結(jié)構(gòu)

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅猛發(fā)展，越來越多的高尖端產(chǎn)品需要得到推廣和應(yīng)用，而由于對(duì)零件的精度要求較高，因此給生產(chǎn)制造帶來了一定的挑戰(zhàn)。雖然現(xiàn)在高精密機(jī)床已經(jīng)普及，但仍有一部分產(chǎn)品的質(zhì)量得不到保證。在機(jī)械加工過程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質(zhì)量，薄板工件的彎曲變形就是其中之一，這在磨削加工中體現(xiàn)得較為明顯。如何使工件的加工達(dá)到質(zhì)量要求，如何減少各種變形因素對(duì)加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的問題。

如圖1所示是我廠接到的兩件檢具的零件圖。零件主要形狀尺寸為1 200mm×300mm×15mm，厚度僅為2 0 m m，長(zhǎng)度達(dá)1 200mm，是典型的薄板零件。前期工序已基本完成，只剩下在MM7150A（精密臥軸矩臺(tái)平面磨床）上磨兩面，需要保證兩大面平行度0.04mm、平面度0.035mm。

2. 加工中存在的問題

該零件加工中存在的主要問題有：①由于工件的彎曲變形較大，在加工過程中，工件彎曲部分受工作臺(tái)磁力的影響，發(fā)生變形后貼緊工作臺(tái)面，磨好一個(gè)面后，去磁后又回彈為原狀，就像彈簧一樣，一受力就發(fā)生變形，所以用普通方法加工難度較大，難以保證精度。②磨削薄板零件一直是磨削加工中比較棘手的問題，而且中間挖空后更易發(fā)生變形。③薄板零件在磨削過程中，容易受到砂粒切削力的影響，發(fā)生局部過熱而變形翹起，從而產(chǎn)生過磨和過燒現(xiàn)象，甚至由于磨削量過大還會(huì)發(fā)生撞碎砂輪等事故。

圖1　零件圖

3. 造成變形的原因分析

（1）磨削前：由于工件厚度比較薄，在磨削前沒有經(jīng)過任何熱處理，以及可能在前期加工或搬運(yùn)過程中存在磕碰，導(dǎo)致工件存在嚴(yán)重的彎曲變形。

（2）磨削中：工件受吸緊力的影響發(fā)生變形，以及在磨削過程中砂輪與工件之間產(chǎn)生的磨削熱過高而導(dǎo)致再次變形。

（3）磨削后：隨著時(shí)間的變化，工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力會(huì)使工件再次發(fā)生變形。

4. 傳統(tǒng)加工方法

傳統(tǒng)加工方法為減小變形而采取的措施有：①首先采用人工校正，即固定一端，在另一端施加壓力，使其發(fā)生變形后回彈為理想的平面，這樣可以大致減小變形量。②然后上磨床先見光一個(gè)面，再以該面為基準(zhǔn)磨另一面，在吸緊工件的同時(shí)，在工作臺(tái)面上墊上厚度與變形量相同的銅皮，以阻止變形。③盡量減少磨削吃刀量，每次進(jìn)給量只

有0.005～0.01mm，從而達(dá)到減少磨削熱的目的。④在以上基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，需要翻多次面反復(fù)進(jìn)行磨削，逐步消除裝夾變形的影響，以達(dá)到理想的精度。

5. 傳統(tǒng)加工方法效果分析

人工校正顯然能夠起到一定的校正變形的效果，但只是減小了變形量，無法完全消除變形。同樣，墊銅片后也需要電磁盤吸緊，銅片的厚度如果不能完全等于變形間隙，吸緊后還會(huì)產(chǎn)生變形。采用減少磨削用量和頻繁換面磨削的方法（一般換面次數(shù)至少需要6次甚至更多次），這樣加工效率實(shí)在太低，而且最后的平面質(zhì)量很大程度上依靠操作工人的技能和經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)品質(zhì)量的一致性較差。

6. 解決方案

針對(duì)以上情況，在這里介紹一種以粘代吸的新工藝，用來克服工件在吸緊定位時(shí)產(chǎn)生的變形。本例中，零件是受外力作用而產(chǎn)生變形，但由于種種原因造成零件的強(qiáng)度、剛度與穩(wěn)定性都較差，但是已經(jīng)加工到最后精加工階段，不可更改，也無法對(duì)設(shè)計(jì)和工藝進(jìn)行優(yōu)化處理了。只有從引起變形作用的外力上考慮。假設(shè)工件是在自然狀態(tài)下進(jìn)行磨削加工的，問題就迎刃而解了。那么，如何保證工件在裝夾和加工過程中保持原有狀態(tài)，不產(chǎn)生變形呢？我們采用一種室溫硫化硅橡膠RTV加熱后粘接工件與磁臺(tái)的辦法。使用一種綜合性能優(yōu)異的合成橡膠棒，其耐高低溫度使用范圍為-60～250℃，可在此狀態(tài)下長(zhǎng)期工作，有較強(qiáng)的吸附及粘接能力，導(dǎo)熱性能良好，而且工作完后的拆除也比較方便，不會(huì)破壞工件及工作臺(tái)的表面質(zhì)量（見圖2）。

具體操作過程為：先把工件放在磁臺(tái)上處于最自然的狀態(tài)，不受任何的外力作用，然后用“博世18E”硅膠槍加熱硅膠到液態(tài)后均勻地點(diǎn)粘在工件的周邊和所有可能發(fā)生向下方變形的區(qū)域，這樣便完成了工件的裝夾定位工作，目的是避免電磁吸盤向下方的吸力而帶來的零件的彎曲變形。當(dāng)然，單位長(zhǎng)度硅膠的粘緊力顯然沒有電磁盤磁力那么強(qiáng)，但對(duì)于精磨的磨削力來說，影響不大。如果要保證能夠更加安全地磨削，可以增大粘接長(zhǎng)度和面積來獲取更大的粘接力。

圖2　工件與磁臺(tái)的粘接效果

7. 加工參數(shù)優(yōu)化

在磨削過程（見圖3）中，還必須對(duì)磨削的加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化：①加大切削液的流速、流量以降低磨削熱。②降低磁臺(tái)導(dǎo)軌的運(yùn)行速度，達(dá)到減小磨削力的目的，從而降低磨削熱。③把砂輪修磨為臺(tái)階狀，使其與工件的磨削接觸面變窄，約為原砂輪寬度的1/3～1/2，以降低磨削阻力，降低磨削熱。

圖3　磨削加工過程

8. 加工效果

采用新工藝方法加工后，經(jīng)過三坐標(biāo)檢測(cè)（見圖4），兩面的平面度均在0.02mm，平行度為0.03mm，完全滿足圖樣的加工精度要求。并且還大大降低了生產(chǎn)周期，節(jié)省了一定的工時(shí)成本。該方法純屬工作中的大膽創(chuàng)新，技術(shù)含量一般，相對(duì)于一般的裝夾方法如電磁盤吸、虎鉗裝夾來說，有比較取巧的地方，而且跟其他方法相比還比較先進(jìn)，實(shí)用性也較強(qiáng)。因此，該方法完全適合在磨削易變形零件中推廣應(yīng)用。目前，該方法已經(jīng)在新產(chǎn)品試制過程中得到廣泛的應(yīng)用。

圖4　三坐標(biāo)檢測(cè)

專家點(diǎn)評(píng)

本文介紹了一種薄板零件磨削加工中的裝夾方法。作者大膽采用以粘代吸的新工藝，利用有機(jī)硅膠粘接工件，整個(gè)裝夾過程不受任何外力作用，消除了傳統(tǒng)電磁盤吸緊定位時(shí)產(chǎn)生的變形影響。該方法屬于實(shí)踐應(yīng)用中的大膽創(chuàng)新，相對(duì)于一般的機(jī)械和電磁裝夾方法來說，構(gòu)思巧妙，實(shí)用性強(qiáng)，非常適合在易變形零件裝夾中推廣應(yīng)用。

收稿日期：（20150512）