基于普通立式加工中心的磨削工藝

杜磊 李順 郭忠華 寇丹丹 王亮亮

作者簡介：

杜磊：（1988-），男，寧夏中衛人，中國電子科技集團公司第45所助理工程師，主要從事機械加工、制造及工藝技術、專用設備設計工作。

摘要：本文在不改變普通立式加工中心基本結構及控制單元的基礎上，通過設計出專用的裝夾裝置，精心專業的找正方法，成功地使普通立式加工中心達到了數控磨床的功能，工件加工后零件檢驗合格，工藝方案及工裝設計行之有效。 希望以此為氣息，不斷挖掘立式加工中心的各種功能，在其它普通數控磨床難以裝夾的特殊零件的磨削中得到的推廣應用，使之在單工序加工中完成盡可能多的工序，減少找正、裝夾的時間，降低多工序找正的重復定位精度，切身的提高零件加工的精度及效率。

關鍵詞：工件加工 立式加工中心 磨削工藝 專用工裝

中圖分類號： TG580 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

The Grinding process based on the general vertical CNC machining center

Du Lei Li Shun Guo Zhonghua Kou Dandan wang Liangliang

（The 45th Research Institute of CETC， Beijing 100176，China）

Abstract： On the basis of not changing the general vertical CNC machining center ，We design the special tooling and clamping method， successfully making the general vertical CNC machining center to achieve the function of CNC grinding machine. After processing and passing check， It prove that the processing and the tooling design is effective.

Keywords： vertical CNC machining center machining process special tooling

1 引言

普通立式加工中心，作為當今制造業技術最為成熟與先進、加工質量最為可靠以及加工效率最高的加工手段與方法，在加工空間復雜三維曲面的過程中，起著無可替代的核心作用，但是，普通立式加工中心加工仍然是傳統銑床的銑削加工的延伸，對于一些表面粗糙度精度高，形位公差要求嚴的曲面，仍然顯得力不從心，本文從生產加工實踐中，對普通立式加工中心進行磨削加工進行了一些嘗試與探索，希望能對使用立式加工中心進行高精度加工的同事及同行起到拋磚引玉的作用。

2 問題的提出

上圖是我所受托加工外協單位的一張零件圖，零件名稱為連桿，材料為42CrMoA合金結構鋼，加工難點在右端Φ152.345 圓弧面，該圓弧面要求表面粗糙度僅為0.4，圓柱度僅為0.005，位置公差為0.01，如此高的硬度及精度，立式加工中心的銑刀根本無法進行切削，即使能夠勉強加工，也難以保證加工精度。如果考慮在磨床上進行磨削，由于該圓弧面不是一個完整的回轉面，因此在磨床上進行磨削也不太可能，因此，我們想到可以在立式加工中心上進行磨削的方式來解決這一難題。

3 初步設計解決方案

解決問題的關鍵是能夠使原立式加工中心上裝夾銑刀的部位能夠裝夾砂輪，并且要使砂輪得回轉中心與機床主軸回轉中心保持一致，因此，我們設計出一套專用的砂輪軸及刀柄，其結構如下圖所示：

工作原理為將專用磨削砂輪用M12螺釘固定在砂輪軸上，再將砂輪軸插入刀柄下部的孔中，用兩個M6螺釘側向固定，再將整個刀柄上部的莫氏外錐插入到機床主軸的莫氏內錐孔中，用拉桿螺釘固定。

4 具體實施辦法與步驟

4.1 專用砂輪的選擇

由于表面粗糙度僅為0.4，因此選用硬度高，強度大的白剛玉砂輪（代號GB），白剛玉含氧化鋁的純度極高，呈白色，磨粒硬而脆，并且鋒利。白剛玉砂輪在磨削過程中，磨粒不易磨鈍，磨鈍的磨粒也容易破裂而形成新的鋒利刃口。因此，白剛玉砂輪的切削性能優良，磨削發熱量低，磨削力小，可減少工件變形及避免產生燒傷、裂紋等，所以非常適合于磨削高硬度、高精度的各種合金鋼、高速鋼、高碳鋼及特別容易變形的工件。

4.2 工件的找正及試磨

（1）裝夾，以φ160外圓及左端180×180端面找正定位，然后做一個工藝墊塊，墊在140尺寸下端，用壓板壓在φ160外圓處及φ76孔內裝夾。（工藝墊塊的厚度為140與180尺寸的高度差），具體如下圖所示：

（2）刀具，首先將制作好的砂輪磨頭裝在銑刀刀柄上面，再將砂輪筆裝夾在工作臺的平口鉗上，啟動主軸，用手動的方式將砂輪接觸砂輪筆，然后沿著Z向上下移動修復砂輪，使砂輪的磨削面與主軸Z軸平行。

（3）對刀，主軸靜止，拿著塞紙用手動的方式去接觸圓弧的粗加工面，直到塞紙抽不動時為原則，此時即為最佳對刀點，然后通過程序和機床的補償功能進行補償在再加工。

（4）加工程序的編制，編程時我們用Mastercam軟件套用外形銑削的方式，采用往返式加工，這樣可以節省加工時間（編程時用固定的刀具直徑，再通過機床的功能進行補償）

（5）切削，由于加工中心的主軸和磨床的主軸不同，刀具的長度較長，通過反復的切削實驗，最終得到最佳的切削參數為主軸轉速5000s/min，進給2000mm/min切削深度2mm，加工時長為1.5H

（6）注意事項，由于材料硬而且粘，所以磨削時切削液一定要充分，否則稍不注意就會造成粘刀現象，另外砂輪每磨削一次就應該修復砂輪，由于始終是砂輪的前端2mm處磨削，所以最終的切削深度要比零件的實際深度深一些。

4.3 工件加工后實際檢測結果

經過上述方案的具體實施，我們對首件進行了嚴格檢測，右端Φ152.345 圓弧面尺寸及粗糙度完全符合圖紙要求，圓柱度0.005，位置公差0.01略微超差，整體來看，基本達到了預期效果。

四、結束語

本文在不改變普通立式加工中心基本結構及控制單元的基礎上，通過設計出專用的裝夾裝置，精心專業的找正方法，成功地使普通立式加工中心達到了數控磨床的功能，除了本文中引用的工件外，本加工工藝也在其它普通數控磨床難以裝夾的特殊零件的磨削中得到的推廣應用，并且取得了不錯的應用效果，希望本文能對使用立式加工中心進行高精度加工的同事及同行起到拋磚引玉的作用。

參考文獻

1. 陳家芳，典型零件機械加工工藝與實例，上?？茖W技術出版社，2010.03

2. 孟少農，機械加工工藝手冊（第二卷），機械工業出版社，1991.09

3. 刑建東，工程材料基礎，機械工業出版社，2008.03