用普通磨床加工超精度、低粗糙度零件

前言

在大型工程機械制造廠磨削表面粗糙度Ra0.02--0.04μm、精度h4--h5的軸頸時，都是在昂貴的高精度磨床上進行。但一般工程機械修造廠卻沒有高精度磨床，要磨削出這樣的低的表面粗糙度，如此高的軸頸精度是非常困難的。我們在現有設備M131W普通外圓磨床上進行大量試驗，并對其進行必要的檢測、刮研和調整，通過修整和精細的平衡砂輪，在磨粒上合適整出更多的等高微刃，就完全可以實現超高精度、低粗糙度的磨銷，能有效地磨削出精度h4--h6，粗糙度Ra0.02--0.04μm的零件。該法簡單，方便易行，效果頗佳。

2 超精磨削機理

超精磨削是靠砂輪工作面上可以修整出大量等高的磨粒微刃這一特性而得以進行的。這些等高微刃能從工作表面上切除微薄的、尚具有一些微量缺陷以及微量形狀和尺寸誤差和余量。因此，運用這些等微刃具是大量的，如果磨削用量適當，在加工面上有可能留下大量的極微細的切削痕跡，所以可得到很低的表面粗糙度。此外，還由于在無火光花光磨階段，仍有很明來的磨擦、滑擠、拋光和壓光等作用，故使加工秘得的表面粗糙度進一步降低。
3 對普通磨床的檢修

為了在變通磨床上磨削出粗糙度Ra0.02--0.04μm的工件，應對舊變通磨床進行如下項目檢測，不符合精度要求的，則要進行刮研檢修。

（1）檢修床導軌

1）檢測和何等刮床身V形導軌：在垂直平面內的不直度，在1m長度上，不得超過0.01mm；在水平面內的不直度，在1m長度上，不得超過0.01mm；與滑鞍座導軌的不垂直度，在250mm長度上，不得超過0.02mm；接觸點要求12--14點（25×25）mm。

2）檢測的何等刮床身平面導軌：V形導軌的不平等度，在1m長度上，不得超過0.02mm；在垂直平面內的不直度，在1m長度上，法得超過0.01mm；接觸斑點要求12--14點（25×25）mm。

（2）檢修滑鞍座導軌

1）檢測和何等刮滑鞍座V形導軌；在垂直平面內的不直度，全部長度上不得超過0.01mm；接觸斑點要求10--12點（25×25）mm。

2）檢測和何等刮滑板鞍座平導軌：V形導軌的不平行度，在全部長度上不得超過0.02/1000mm；接觸斑點要求10--12點（25×25）mm。

（3）調整砂輪主軸與軸瓦的間隙

在砂輪主軸軸徑上涂色與軸瓦轉研，用刮刀刮研軸瓦表盛面，接觸斑點應達到點12--14點（25×25）mm，此后進行安裝調整，將砂輪主軸與軸瓦的間隙調整到0.0025--0.005mm。這樣，可以克服在磨削中工件中出現棱圓的弊病。

（4）平衡砂輪主軸電機與砂輪

由于砂輪主軸電機的振動對工件表面粗糙度的影響很大，所以砂輪主軸電機需要經過平衡，砂輪應進行兩次平衡；用金剛石筆修整砂輪后進行一次粗平衡，再用油石或粗車后的砂輪經細密的修整后做一次精平衡。

4 精、細兩次何等整砂輪

為使磨削出的工件能達到表面粗糙度Ra0.02--0.04μm，采用下述兩 種方法之工進行精，細兩 次修整砂輪。
（1）用金鋼石筆精修，再用精車后的砂輪細修輪，可以滿足表面粗糙Ra0.4--0.8μm的要求，要磨削出Ra0.02--0.2μm就非常困難。但是，如果用金剛石筆精修后，再用精車后的砂輪細修，則完全可以達到這種要求。

細修時可采用TL60#ZR1--ZR2的砂輪，直徑φ100mm左右。先將砂輪夾緊在一根心軸上，再在精密車床上精車外圓，以消除偏擺。之后在磨床進行細修砂輪，即用砂輪精磨砂辦公輪。

修整砂輪時靠頭架帶著轉動，其轉速要低，經貿部為80--100r/min，進給時要小，往復一次經貿部為0.002mm，工作臺往復運動速度低于0.3m/min，需經多次往復合適整。修整砂輪和被修整砂輪旋轉方向相同，即兩者接觸點的線速度方向相反。冷卻液要充分，以便把浮動的砂粒沖掉，防止磨削過程中有浮砂拉毛工件表面。

砂輪經過精、細兩次修整后，在砂輪的磨粒上可修整出更多的等高微刃，砂輪修整完畢后，再用毛刷去掉被修整砂輪表面的砂粒。磨削前，對冷卻液要進行嚴格的過濾。磨削時，冷卻液要充分，防止燒傷工件表面。

（2）用金鋼石筆精修，再用油石細修

先用銳利的單顆粒金剛石筆精修，大砂輪磨粒上可修出較多的等高微刃，再用油石（或砂條）進行細修，即在精修的基礎上，在砂輪磨粒上修整出更多的等高微刃。

用金剛石筆精修時，砂輪修整器的安裝要正確（圖2）。但進給量每次不得大于0.005mm，縱向進給量建議用最低值。在修整砂輪過程中，要注意聽聲音，以聽到均勻的沙沙聲為最佳。若聽到忽高忽低、漸高漸低、甚至發出嘟嘟的不正常的響聲時，就應該檢查工作臺是否爬行，冷卻液是否充裕，金剛石筆是否鋒利。經過金剛石筆精修后，再用油石進行細修。油石要在幸而磨床上用砂輪磨平。細修時，油石必須與砂輪圓周表面平等，輕微接觸，緩慢地縱向移動2-3次即可。

經過精、細修整后，可用手指順著砂輪的旋轉方向，輕輕地靠近砂輪工作表面，并作縱向移動，此時若有平整光滑感如接觸鏡面似的感覺即可；若有磨粒刺手的感覺時，可用剪去2/3刷毛的漆刷輕輕刷去砂輪表面的浮屑。


5 磨削用量

用M131W型普通磨床進行超精度磨削時,保證有效地達到表面粗糙度Ra0.02μm的經驗磨削量。

工作線速度m/min 4--10
磨削時工作臺縱向進給速度(mm/min) 50--100
磨削深度(mm) 0.0025--0.005
磨削時橫向進給次數 1--2
無火花光磨時工作臺往復次數 4-6
半徑上的磨削余量(mm) 0.003--0.006
可達到的表面粗糙度(μm) Ra0.02--0.04

6 磨削注意事項及可能出現的問題

(1)磨削時要注意砂輪與要件的接觸情況

當工件表面接觸砂輪時,可聽到咝咝的連續聲,工件表面的水跡可被放置的砂輪帶走,同時可見微弱的火花,昆時即可加大冷卻液,冷卻液的濃度比普通磨削用的皂化液稍高,但要求過濾清潔,而后進行進給。每次進給量為每雙行程0.005mm，磨削到最后，直至無火花為止。此時將橫向進給手輪向進給方向按住，使砂輪微微向工件奪進，但不作進給，即等于對工件進行一次拋光，這樣不保證了工件表面粗糙度可達Ra0.02μm。

（2）防止工件膨脹

在夏季磨削時，機床照明燈有能靠近工件，以防止燈炮散熱致使工件膨脹而影響磨削質量。

（3）工什表面拉毛

這是冷卻液不干凈或砂輪表面有浮砂造成的，要嚴格近濾冷卻液或將浮砂刷掉。

（4）有局部燒傷

這是由于冷卻液不充分，進給量過大，或砂輪用鈍所致。

（5）工件表面局部有波紋

加工完畢，工件表面絕大部分很好，但局部有微細的波紋。這可能是主軸松動、電機振動或其它原因造成的，需根據具體情況，采取相應措施加以解決。