高效簡易高精度磨削細長軸的新工藝
介紹了一種在普通外圓磨床上高效磨削高精度、低粗糙度細長軸的新工藝,其特點是操作簡便,容易掌握,對工人技術(shù)水平要求低,在磨削過程中隨時都可知道切削力、擠壓力的大小,這種工藝非常適用于長徑比L/D≥50的細長軸、難加工材料和較硬材質(zhì)的超精磨削。
高精度磨削 細長軸 高效簡易新工藝
0 引 言
在普通外圓磨床上超精磨削細長軸一直是老大難問題,特別是,當工件的長徑比超過30(L/D>30)時,尤為困難。美國中小型機械修造公司(廠)的長期實踐表明,只要檢修、調(diào)整好普通外圓磨床,合理地選擇砂輪、磨削用量和工藝過程,就能滿足細長軸的技術(shù)要求。
1 磨削前的幾項準備工作
1.1 ?!≈?br> 細長軸校直方法有熱校和冷校兩種方法,熱校比冷校理想。校直后的彎曲度應(yīng)控制在工件每1000mm長度,其彎曲度在0.15mm以內(nèi)。
1.2 中心孔
中心孔是細長軸的基準、細長軸經(jīng)過熱處理后,中心孔將會產(chǎn)生變形,應(yīng)對中心孔進行研磨,使其60°錐孔和圓度達到標準要求。
1.3 檢修機床
保證檢修后的外圓磨床各項精度達到出廠時指標。
1.4 調(diào)整機床
主要是調(diào)整頭架與尾架間的中心距離。將工件頂在兩頂尖間,用手旋轉(zhuǎn)工件。感覺不松不緊為好,如果尾座頂尖是彈簧式的,可使彈簧頂尖壓縮0.5~2mm,再頂住工件中心孔。
1.5 檢查工件
兩頂尖頂住工件,先用百分表對細長軸的全長作徑向跳動檢查,特別是對中間彎曲度最大的地方,觀察其跳動量方向是否一致。然后再用千分尺檢查工件的磨削余量和各項尺寸。細長軸的磨削余量取較小值為宜。
砂輪形狀
2 砂輪及磨削用量的選擇
2.1 砂輪的選擇
根據(jù)細長軸材料的不同,選擇不同磨料、硬度、粒度的砂輪,這是很重要的。磨細長軸的砂輪硬度應(yīng)稍軟,粒度應(yīng)稍粗。砂輪的形狀如圖1所示,中間呈凹形,因為中凹形砂輪不但可減少砂輪與工件的接觸面積,而且砂輪整體寬度不變,可以減少細長軸在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生自激振動,砂輪的選擇見表1。
砂輪的選擇
工 件
材 料 砂 輪
磨 料 硬 度 ?!《?
鑄 鐵 TH R3~ZR4 46~70
碳 鋼 GZ GB R3~ZR1 46~70
不銹鋼 GD GW R3~ZR1 46~70
2.2 切削用量的選擇
從表2中可以看出細長軸磨削的幾個特點:
切削用量的合理選擇
磨削對象 磨削用量名稱 粗 磨 精 磨
修整砂輪
工作臺縱向速度S/(m/min)
橫向切深t/(mm/單行程)
1~1.5
0.07~0.10
0.3~0.8
0.05~0.01
光修一次
磨削工件
工件線速度v/(m/min)
工作臺縱向速度S/(m/min)
磨削切深t/(mm/雙行程)
2.5~8
1.2
0.01~0.15
2~5
0.6~0.8
0.005
光磨數(shù)次
a.修整砂輪的走刀量S、切深t均比一般磨削大,可使砂輪的表面比較粗糙,以增強切削性能;
b.磨削時工件的轉(zhuǎn)速較低,精磨時更低,這是為了減少細長軸因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的振蕩,而走刀量較大,以便將一部分切向力轉(zhuǎn)化為軸向力,減少徑向力Py;
c.磨削時切深t用雙行程來達到。因工件轉(zhuǎn)速低,工件表面與砂輪表面在單位時間內(nèi)和單位面積上的接觸就相應(yīng)地減少,可用往復(fù)一次或數(shù)次來彌補。
2.3 合理使用中心架
除了合理地選擇中心架的數(shù)量之外,主要是在磨削過程中合理地調(diào)整中心架的兩個支片:用涂色法來觀察支片前端與工件表面接觸與否;用手摸支片前端與工件表面是否接觸;看火花,當工件、砂輪、支片三者位置一致時,用手調(diào)整支片,并觀察火花是否增大。對于高精度、低粗糙度的細長軸磨削,應(yīng)分粗、精磨。在精磨前應(yīng)再進行一次砂輪修整,目的是要磨出大量的等高微刃(圖2),先是用鋒利的金剛石筆(圖3),以很小而均勻的進給量精密地修整砂輪,然后用油石(用平面磨床磨平)或精車后的砂輪以很小而均勻的進給量進行細密地修整砂輪而獲得。同時將工件放松,在兩頂尖中心孔內(nèi)放黃油,并放松中心架,使兩支片不接觸工件。然后再重新調(diào)整中心架的兩個支片,方法如圖4所示。百分表沿直徑方向頂住工件,調(diào)整支片,當工件與支片接觸,百分表立即有反應(yīng),這樣我們就可控制支片的前后位置。
2.4 改進中心架的結(jié)構(gòu)
一般中心架支片轉(zhuǎn)動的絲杠螺距較大,每旋轉(zhuǎn)一周進給量在1.25~2mm。我們利用中心架原有結(jié)構(gòu),增加一套差動絲杠,使支片后部的螺母在旋轉(zhuǎn)一周時,支片移動量為0.1mm,提高了支片調(diào)整精度。
3 控制彎曲度的措施
中心支架兩支片的改進
細長軸的精度主要是由彎曲度、圓度、粗糙度等決定,而彎曲度和粗糙度是一個矛盾體:粗糙度在Ra0.2以上,砂輪的擠壓力大,Py力也大,使工件產(chǎn)生彎曲,而細長軸磨削中的中心架調(diào)整又往往難以控制。因此,對于磨削高精度、低粗糙度的細長軸來說,的確是一個老大難問題。為此,可以應(yīng)用萬能表中的μA電流通與不通的測量原理,來測量工件與支片接觸情況。先將中心支架的兩支片做些改進(見圖5),在支片前端分別裝上導(dǎo)電的銅塊,再用電線 與萬能表一端接(+)極,另一端接(-)極,(+)極與中心架相連,(-)極與尾架相通,當工件與支片相接時,萬能表的旋轉(zhuǎn)開關(guān)撥至100kΩ時,指針立即轉(zhuǎn)動,表明整個電路相通了,其靈敏度很高,指針從0到最大讀數(shù)值之間的擺動值為中心架支片上的移動量4μm,當萬能表調(diào)整到10kΩ時,指針的擺動值為0.001mm。用這種控制方法來控制中心架支片與工件的接觸,再加上“差動微調(diào)結(jié)構(gòu)”來磨削高精度、低粗糙度值的細長軸,是一種比較理想的方法。這種方法就象超精磨床上的磨削指示儀那樣,隨時知道切削力、擠壓力的大小。對于提高磨削精度,降低粗糙度值都較為有利。