摘要：在無心磨床上粗磨工件外圓時砂輪種類及各工藝參數(shù)的選擇都很重要。本文通過實驗對比，在選用不同硬度砂輪時，通過調(diào)整托板傾角、導(dǎo)輪傾角、工件中心高等工藝參數(shù)值的不同，達(dá)到既保證了技術(shù)要求又使刀具的磨損盡可能小，還降低了生產(chǎn)成本的目的。

關(guān)鍵詞：無心磨床 托板傾角 導(dǎo)輪傾角 工件中心高

▲▲ 一、現(xiàn)象

在外圓無心磨床上粗磨工件外圓時，大都采用中軟砂輪。這雖然能保證一定的加工精度但砂輪的磨損比較嚴(yán)重，平均連續(xù)使用不到70小時要更換新的砂輪。那么，能否改用較硬砂輪進(jìn)行粗磨呢？如果使用較硬砂輪能否保證本工序的技術(shù)要求？還會不會出現(xiàn)什么新的問題呢？這些新問題又將如何解決？

在實驗的初始階段，采用硬度為P的砂輪，托板斜角Ψ為，磨削工件時發(fā)現(xiàn)火花不勻、離縫、悶車和燒傷等不正?，F(xiàn)象致使實驗停止。

▲▲ 二、原因分析

為抓住事物的本質(zhì)，從根本上解決問題，必須進(jìn)行理論分析。事實上，上述不正?，F(xiàn)象就是由于工件接觸不穩(wěn)、運動失穩(wěn)等原因造成的。一般，如果發(fā)現(xiàn)工件在磨削輪的前部和后部火花不均勻， 如前部多后部少或后部多前部少， 這是由于導(dǎo)輪傾斜角調(diào)整不恰當(dāng)， 工件與導(dǎo)輪沿母線方向不能全長接觸。這時候可將導(dǎo)輪回轉(zhuǎn)座在水平面內(nèi)進(jìn)行調(diào)整， 直到火花均勻為止。如果發(fā)現(xiàn)工件在磨削中時轉(zhuǎn)時停， 火花時多時少， 在此情況下磨出的工件極可能產(chǎn)生棱圓， 這與導(dǎo)輪不圓有關(guān)， 應(yīng)及時修整導(dǎo)輪。離縫，表明工件移動失穩(wěn)。悶車是工件轉(zhuǎn)動失穩(wěn)的典型描述。而燒傷，則顯示出運動失穩(wěn)所帶來得嚴(yán)重后果。表面燒傷主要原因是切削處溫度過高， 磨削產(chǎn)生的磨削熱無法立即排走， 使工件表層金相組織發(fā)生變化， 因而使工件表面硬度發(fā)生明顯變化， 造成工件表面高溫?zé)齻?。通?？赡苁乔邢魃疃冗^大， 切入速度過快， 砂輪過硬或變鈍， 冷卻不夠等等原因造成。一般解決的辦法是減小切削深度， 降低切入速度， 選用較軟的砂輪、修整砂輪表面， 改進(jìn)冷卻裝置結(jié)構(gòu)， 使冷卻液最大限度地達(dá)到磨削區(qū)域等方式來解決燒傷問題。

根據(jù)以上出現(xiàn)的現(xiàn)象分析其原因，可以認(rèn)為，以前采用硬度為L的砂輪，因其自銳性好，對粗磨有利，這固然是重要的因素，但另一個不可忽視的原因在于整個工藝系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，即各參數(shù)的最優(yōu)組合。當(dāng)改用硬度為P的砂輪而其它條件暫時不變時，破壞了原工藝系統(tǒng)中各部件幾何參數(shù)的最優(yōu)組合，使得工件的運動特性變壞，失去了接觸、移動和轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性。這就是問題的實質(zhì)?？梢哉f，能否采用硬度為P的砂輪用于粗磨外圓加工的關(guān)鍵在于選擇與之相適應(yīng)的合理的工藝系統(tǒng)中各部件幾何參數(shù)的最優(yōu)組合，使工件保持良好的運動狀態(tài)。這才是要解決的問題的關(guān)鍵。

▲▲ 三、措施

在磨削工件過程中，比較容易改變的工藝參數(shù)是托板傾角ψ、導(dǎo)輪傾角α和工件中心高h(yuǎn)。因此，應(yīng)著重分析這三個參數(shù)對工件運動特性的影響。

由圖1圖2可知，較大的托板傾角，有利于工件的穩(wěn)定移動；而對工件的轉(zhuǎn)動特性而言，最好應(yīng)取較小的拖板斜角。另一方面，較大的導(dǎo)輪傾角，可增強工件的移動穩(wěn)定性，而對工件轉(zhuǎn)動特性影響不大。工件中心高的增加，對工件的轉(zhuǎn)動和移動都是有益的。

經(jīng)過綜合評價，實驗中，將托板斜角從原來的30°減小為20°；并將導(dǎo)輪傾角適當(dāng)增加，以補償由于托板斜角的減小而帶來的工件移動特性值的損失。工件中心高取較大值，為22.5mm，這是考慮了較大的工件中心高有利于工件的運動和成圓。

▲▲ 四、實驗結(jié)果

根據(jù)以上分析，安排了三次實驗，結(jié)果見表1

表1 實驗結(jié)果統(tǒng)計

由表1可知，采用硬度為P的砂輪、20°托板斜角和2°~3°導(dǎo)輪斜角，可以加工出所要求精度的工件。在這三個安排中，1、2號實驗的合格率和相對綜合精度打分比較高。在這兩個實驗中，從加工精度上講，第1號實驗比第2號實驗要高些；從加工效率上講第1號實驗比第2號實驗要低些，效率低的原因是導(dǎo)輪傾角較小。

從表中還可以看到，第3號實驗的相對綜合精度稍差，甚至出現(xiàn)了幾個不合格工件。這主要是因為導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速較高，造成工件動態(tài)定位不佳和系統(tǒng)振動，使磨削精度下降的緣故。值得注意的是，當(dāng)采用硬度為P的砂輪和20°斜角托板加工工件時，磨削火花十分均勻，振動也不明顯，工件的轉(zhuǎn)動和移動均處于良好狀態(tài)。尤其是，砂輪的磨損明顯減小，平均大約使用180小時才更換一次砂輪。從經(jīng)濟效益上講是很有意義的。

無心磨削是最常用的磨削手段之一，由于工件采用不定中心的方式，磨削后的工件能否改善幾何形狀并不確定，影響因素較多，需要對各要素進(jìn)行合理調(diào)整，操作人員應(yīng)具有較高的技術(shù)水準(zhǔn)和豐富的工作經(jīng)驗?？偨Y(jié)和歸納已掌握的經(jīng)驗，將有利于縮短掌握工作方法的時間，迅速判斷產(chǎn)生問題的因素，使加工過程順利進(jìn)行。本次實驗證明，通過合理選擇工藝參數(shù)，使工件處于穩(wěn)定的運動狀態(tài)，就可以采用較硬砂輪進(jìn)行無心粗磨的生產(chǎn)。這一結(jié)論在實際加工中得到了驗證。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏新濤 李航 郝鋼 無心磨削的理論與實踐[M] 國防工業(yè)出版社北京2002.10

[2]郭守權(quán) 淺談無心磨削加工中異?，F(xiàn)象的原因及對策[J] 內(nèi)蒙古石油化工 2007.11

[3]陳亞維 張洪 無心磨削中影響工件形狀精度的因素分析[J] 金剛石與磨料磨具工程 2005.10

[4]李鉻 圓柱零件無心磨削時導(dǎo)輪廓形研究[J] 金剛石與磨料磨具工程 2006.8

[5]李春廣 無心磨床導(dǎo)輪廓形對加工用量的影響[J] 中原

（責(zé)任編輯：劉璐）