羅 華

（廣西機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校，廣西柳州545005）

圖1所示為軸套零件，精度要求較高，年產(chǎn)量10萬(wàn)件以上，一般機(jī)加工很難完成生產(chǎn)任務(wù)。用研磨加工方法能容易加工出合格產(chǎn)品，但是生產(chǎn)效率低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足大批量生產(chǎn)需求。用數(shù)控坐標(biāo)平面磨床能大批量生產(chǎn)，品質(zhì)保證，能夠滿足生產(chǎn)需求，但是投入設(shè)備成本太高，不適宜采用。用普通平面磨床單件加工，也能容易保證產(chǎn)品的質(zhì)量，一旦批量加工就難以保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。根據(jù)現(xiàn)有的條件綜合分析，降低設(shè)備投入成本，采用普通平面磨床批量加工，考慮到零件的尺寸精度和平行度要求，該零件的加工工藝為：粗磨→半精磨→精磨。

1 軸套零件的工藝分析

從圖1可以看出，該零件屬套類零件，零件應(yīng)用在裝載工程車傳動(dòng)軸上。材料為45#鋼，熱處理48 HRC，具有良好的耐磨性，加工余量為0.5mm，磨削加工上下兩平面，要求平行度0.005 mm，高度尺寸（16.35±0.005）mm，粗糙度為Ra0.8μm。

圖1 軸套零件

2 相關(guān)的工藝

2.1 對(duì)機(jī)床的要求

磨床應(yīng)有較高的幾何精度。主要包括砂輪主軸的回轉(zhuǎn)(運(yùn)動(dòng))精度、工作臺(tái)的幾何精度、各個(gè)部件之間的相互位置精度及結(jié)合面精度等。這些形狀誤差和位置誤差，都應(yīng)達(dá)到普通精密磨床的出廠技術(shù)要求。

2.2 砂輪的選擇

砂輪的選擇按零件材料及其熱處理方法選擇。該零件材料為淬火過45#鋼，經(jīng)過綜合分析，砂輪選用WA60LV的平形砂輪。

2.3 砂輪的修整

操作時(shí)按實(shí)際表面粗糙度的要求選取修整用量。

（1）橫向修整進(jìn)給量S修。它是砂輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)的橫向進(jìn)給量，S修量越慢，砂輪表面修得越平整。一般取S修=0.05 mm／r。

（2）垂向修整進(jìn)給量T修。垂向進(jìn)給量大，不易使磨粒微細(xì)破碎，磨粒會(huì)大顆脫落，砂輪表面微刃等高性差，加工的零件表面粗糙值高；反之，零件表面粗糙值可降低。所以精磨削時(shí)，垂向進(jìn)給量?。?.008～0.012）mm／r。

（3）修整時(shí)的橫向進(jìn)給次數(shù)。每次砂輪垂向進(jìn)給后，橫向移動(dòng)次數(shù)過多，浪費(fèi)砂輪和時(shí)間；次數(shù)太少，不能在砂輪表面形成良好的等高微刃。一般只需修整3次，光修1次即可。

3 磨削工藝過程

下面就普通平面磨床批量磨削的工藝，提出了解決一系列問題的技術(shù)途徑和操作方法。

選用普通平面磨床（型號(hào)M7140）生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率，每次磨削數(shù)量約78件，零件裝夾位置不準(zhǔn)超出工作臺(tái)的強(qiáng)磁場(chǎng)的范圍內(nèi)（銅條分布的范圍）。

3.1 粗磨

零件的加工余量為0.5 mm，粗磨時(shí)采用橫向磨削法磨削，每次橫向進(jìn)給量為（0.2～0.48）×B（B為砂輪的寬度），垂向進(jìn)給量根據(jù)橫向進(jìn)給量選擇，一般取0.02～0.05 mm。磨削時(shí)由于進(jìn)給量較大，砂輪和零件間的摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱量，切削液必須充分冷卻，以防燒傷零件。要求磨削兩個(gè)面，每面磨削0.20 mm，留余量0.1 mm做半精磨。最后抽2件樣品作檢驗(yàn)，選工作臺(tái)對(duì)角處各取一件。

3.2 半精磨

3.2.1 加工

首先修整砂輪，其次將工作臺(tái)面灰粒和零件的毛刺等清除干凈，再次把零件裝夾好，先磨一個(gè)面，橫向進(jìn)給量為（0.2～0.3）×B（B為砂輪的寬度），磨掉0.03 mm，然后零件翻面裝夾，磨另一平面A作精磨的基準(zhǔn)面之用，磨量0.02 mm，分兩刀磨削。第一刀垂向進(jìn)給量0.01～0.015 mm，第二刀砂輪橫向進(jìn)給要比前面慢一倍以上，應(yīng)控制在（0.08～0.15）×B（B為砂輪的寬度）的范圍內(nèi)，切削液必須充分冷卻，留余量0.05 mm作精磨。最后抽4件樣品檢測(cè)，即工作臺(tái)4個(gè)角處各抽1件進(jìn)行測(cè)量。

3.2.2 退磁

用退磁功能在工作臺(tái)上對(duì)零件進(jìn)行退磁，退磁時(shí)間長(zhǎng)約10 s才能把磁退干凈，否則零件殘留較多的磁性，不但給拆除零件帶來困難，而且零件表面還會(huì)吸有微細(xì)的磨屑，給后面擦拭工序帶來難度。

3.2.3 零件的拆卸方法

（1）由于剩磁及光滑表面間粘附力較大，拆卸零件時(shí)用力的方向F應(yīng)與工作臺(tái)面垂直方向往上拔(如圖2)，切不能朝其他方向硬拉（摳）下來，以免零件表面與工作臺(tái)面被拉毛損傷。

圖2 拆卸零件的用力方向

圖3 零件的疊層放置

（2）每次加工的零件數(shù)量較多，此時(shí)基準(zhǔn)面A已經(jīng)磨好，要把零件的A面統(tǒng)一朝上，疊層放置，然后用一根木棒從內(nèi)孔里面穿過（如圖3），雙手握住木棒兩端整打搬運(yùn)，放進(jìn)盛有水的容器里清洗掉粘附在零件上的廢渣滓（水里注入少量乳化液可保持零件不易生銹），整打清洗零件時(shí)木棒不要取出，防止基準(zhǔn)A面混亂。洗畢后整打放置，保持A面朝統(tǒng)一方向。

3.3 精磨過程

精磨是最后一道工序，是決定著產(chǎn)品是否合格的最重要環(huán)節(jié)，必須嚴(yán)格按以下工藝要求操作。

3.3.1 加工前的準(zhǔn)備

（1）熱機(jī)。每次精磨前，先開機(jī)30 min，使機(jī)床發(fā)熱而產(chǎn)生的變形量穩(wěn)定。利用熱機(jī)的時(shí)間可以做些輔助工作，如給機(jī)床各個(gè)運(yùn)動(dòng)的部位注油，清潔及整理場(chǎng)地，擦拭待磨零件等。

（2）修復(fù)工作臺(tái)。工作臺(tái)是加工零件的基準(zhǔn)面，工作臺(tái)不平整或有傷痕，會(huì)直接影響到零件裝夾定位的精度，因此先檢查表面是否有傷痕，如果有小而少量的傷痕，應(yīng)用金相砂紙包住一塊鐵塊（鐵塊平面的大小約200 mm×100 mm，且要有較好的平面度），用手緊握鐵塊對(duì)傷痕部位進(jìn)行擦拭修復(fù)，直至把凸出部位刷平為止。假如傷痕多而深，手工修復(fù)不能滿足要求時(shí)，則要直接磨削整個(gè)工作臺(tái)深度約0.01～0.02 mm。

（3）擦拭工作臺(tái)。擦拭工作臺(tái)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)之一。工作臺(tái)殘留的水漬或油漬帶有磨屑等雜質(zhì)，如果不予擦除，直接影響到加工的精度。擦除時(shí)不能使用棉紗，因?yàn)槊藜喫缮⒍鑱y，微細(xì)的磨屑容易卷進(jìn)棉紗里，再次擦拭時(shí)，磨屑和棉紗頭會(huì)掉落在已擦過的表面上。應(yīng)該選擇用不會(huì)起毛的布料，擦拭時(shí)要講究方法，有規(guī)律性地統(tǒng)一朝直線方向擦拭（如圖4a所示），不能隨意性地亂擦（如圖4b所示）。為了有效地去除全部雜質(zhì)，要分3次擦拭，每次都要更換另一塊抹布，使用過的抹布要勤清洗、勤更換，確保下次用的抹布都是干凈的。

圖4 擦拭工作臺(tái)的方向

（4）擦拭零件。擦拭零件和工作臺(tái)同樣的重要，不能純粹只擦零件的基準(zhǔn)面A，其他的部位也一定要擦干凈，否則在裝夾零件的過程中，沾在零件上的微粒會(huì)掉落在工作臺(tái)面上。擦拭操作拿和放零件時(shí)，要記住基準(zhǔn)面A的方向。

（5）裝夾零件。正確裝夾零件為成功磨出合格產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)，如何正確裝夾零件，歸根結(jié)底就是注意操作的每一個(gè)細(xì)節(jié)。把工作臺(tái)面和零件表面擦干凈后，將半精磨工序磨好的A面朝下，安裝好零件。注意把零件送到工作臺(tái)過程的方向要正確，不要讓零件從待裝區(qū)域上空經(jīng)過，以防零件表面擦不凈殘留有微粒掉落在待裝區(qū)域上，影響后面的裝夾（如圖5所示）。裝夾零件要預(yù)留有修整砂輪器安裝的位置，以方便后面修整砂輪。

圖5 安裝零件時(shí)送零件的方向

3.3.2 加工

（1）砂輪橫向進(jìn)給的方法。砂輪的橫向進(jìn)給，只能做單方向行程循環(huán)磨削零件（如圖6a），不準(zhǔn)作雙向往返行程磨削零件（如圖6b）。因?yàn)槊看紊拜啓M向進(jìn)給時(shí)，砂輪的前部位總是作新的切削，容易磨損，砂輪工作面會(huì)形成錐面（如圖7所示），所以砂輪橫向進(jìn)給，只能朝統(tǒng)一方向磨削，砂輪橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軌跡（如圖6 a所示）。

圖6 砂輪橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軌跡

假如砂輪完成一次橫向進(jìn)給后，作反向行程回來（即雙向磨削），不用垂向進(jìn)給，磨削時(shí)仍會(huì)有火花產(chǎn)生（砂輪在磨削余量），會(huì)影響到零件的尺寸精度，這就是砂輪產(chǎn)生斜面對(duì)零件的影響。

圖7 砂輪橫向進(jìn)給時(shí)受損產(chǎn)生的斜面（B=砂輪垂向進(jìn)給量）

（2）工作臺(tái)縱向進(jìn)給換向的方法。工作臺(tái)縱向移動(dòng)進(jìn)給時(shí)，液壓缸壓力較大，當(dāng)換向時(shí)，沖擊力大，慣性也大，會(huì)振動(dòng)機(jī)床，影響磨削質(zhì)量。因此，要使砂輪離開零件邊緣約200 mm再換向，這段距離可以使砂輪避開振動(dòng)的瞬間而過渡平穩(wěn)地進(jìn)入磨削零件，這樣能有效地保證磨削零件的精度。

（3）垂向磨削進(jìn)給的方法。本工序只有0.05 mm的加工余量，要分3刀磨削，前2刀每次垂向進(jìn)給0.02 mm，最后一次進(jìn)給0.01 mm。每次進(jìn)給時(shí)，砂輪垂向進(jìn)給手輪先退約1/3圈消除機(jī)床傳動(dòng)間隙，再往前進(jìn)到所需刻度。

（4）橫向砂輪進(jìn)給量的確定。橫向進(jìn)給量越慢，零件表面粗糙值就越低，尺寸越穩(wěn)定。橫向進(jìn)給選擇斷續(xù)進(jìn)給，最后一次磨削時(shí)橫向進(jìn)給要減慢速度，應(yīng)控制在（0.08～0.12）×B（B為砂輪的寬度）范圍內(nèi)。磨削時(shí)熱量過大，容易導(dǎo)致零件變形，故切削液必須充分冷卻。

（5）磨最后一刀及抽樣檢測(cè)。最后一刀是最終決定產(chǎn)品是否合格的關(guān)鍵所在，磨削到剩下最后0.01 mm的余量時(shí)，應(yīng)停機(jī)但不關(guān)吸磁，因?yàn)榱慵軣釥顟B(tài)卸去磁力后會(huì)變形，等待零件在常溫下冷卻后，再關(guān)閉吸磁，進(jìn)行抽樣測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果確定最后的磨削進(jìn)給量。走完最后一刀后，同樣開吸磁待冷卻后，再整體抽樣檢測(cè)，至少抽5件檢測(cè)，即4個(gè)角各抽1件、中間抽1件。用正弦規(guī)或百分表拖表測(cè)量。尺寸合格后，要記住垂向進(jìn)給手輪的刻度值，磨削下一批時(shí)可供參考。拆卸零件的方法和前面一樣，在此就不重復(fù)闡述。

4 結(jié)束語(yǔ)

該零件精度要求高，且批量大。實(shí)踐證明，采用上述方法，既使沒有數(shù)控坐標(biāo)磨床，用普通平面磨床（M7140）加工，也能保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，還能夠減少設(shè)備投資，降低產(chǎn)品成本，從而提高了經(jīng)濟(jì)效益。

[1]邵振國(guó).磨工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2]機(jī)械工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.磨工技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.