磨削工艺改革：实践与创新

磨削领域技术创新的特点是：超精密磨削、镜面磨削、高速磨削、恒压力磨削、深切缓进磨削、恒速磨削和数控磨削技术在磨削领域的广泛应用，提高了生产率和产品品质。

实际加工过程中，出现了大量磨削工艺的创新。除上述新磨削技术外，本教材主要介绍了以下14项的磨削工艺创新实例：

（1）低熔点材料粘固法磨薄片零件 这种工艺改革的特点是消除工件的夹紧变形，以提高工件的形状精度（平面度）和位置精度（平行度）。

（2）电磁无心夹具 滚动轴承的磨削原来用弹性膜片多点夹紧。随着轴承制造精度的提高，这种装夹方法已不能满足加工要求。用电磁无心磨削法，则工件的圆度可提高到0.0002～0.0015mm。

（3）展成法磨球面 杯形砂轮与工件安装成轴线交角α，砂轮与工件同时绕各自的轴线旋转，展成球面。

（4）偏心后刀面磨立铣刀的圆周齿 用金刚石将砂轮修整出较窄的工作面。调整砂轮使砂轮轴线相对铣刀轴线倾斜α₀角。铣刀沿导程进给，磨出铣刀圆周齿偏心刃带。

（5）特殊结构顶尖 在较大磨床磨削小直径尺寸的细长轴时，机床尾座的顶尖顶紧力就相对较大。特殊结构顶尖内用弹簧的弹性小，可减小工件变形。

（6）中心孔行星磨削 用中心孔磨床磨削中心孔，中心孔的圆度可达到0.0008mm。加工精度高于研磨中心孔。

（7）弦线传动的V形成组夹具 工件由弦线传动，消除传动惯性力对加工精度的影响，定位精度高。V形成组夹具可加工一零件族。

（8）内冷却心轴 能使切削液流入工件的内壁，冷却工件，防止工件热变形。

（9）密珠心轴 心轴定心圆直径与孔壁能保持2μm的过盈量，达到较高的中心定位精度。

（10）深孔磨具 在万能外圆磨床上的深孔磨具适合磨削大直径的深孔。

（11）高频电动磨具 转速为50000～90000r/min，磨削小直径滚动轴承滚道的表面粗糙度值达到Ra0.1μm。

（12）球面顶尖定位 高精度主轴用钢球和凹顶尖定位，磨削外圆的圆度达到0.1μm。

（13）端面夹紧内圆磨床夹具 磨薄壁套内圆，减小工件变形，满足圆度0.005mm的加工要求。

（14）V形异磁铁 满足V形块平面磨削要求。

通常，可针对加工的问题对磨削工艺进行改革。例如要解决普通外圆磨床工作台的爬行问题，就可作如下改进：

图7-45 放气阀的安装图(www.xing528.com)

1）在工作台液压缸上增加一个放气阀，以便排除液压缸中的空气，其结构如图7_-45所示。

2）提高工作台与床身导轨面的接触精度。修刮导轨面时施加预加负荷，刮点为（12～16）点/25mm×25mm。

3）改善导轨润滑效果。工作台运动存在爬行与导轨润滑状态有关。如果润滑油太少，甚至处于干摩擦状态，将会引起工作台运动时爬行。为此应增加导轨面间的润滑油，但是如果润滑油压力过高或润滑油量过多，将会使工作台在运动时产生漂浮，磨削时容易产生螺旋形等缺陷。因此，要求润滑油量适当，润滑油压力不宜大，以便使摩擦面间既能建立起正常的油膜，又可防止工作台漂浮。为此，可采用改变工作台导轨面的油槽结构的方法，使油槽与大气相通，如图7-46所示。这样，既有利于排除油槽中的空气，又不至因油压过高而使工作台漂浮。

图7-46 改善工作台油槽结构

这些改革涉及许多工程技术知识，因此可以先从许多小改革着手，这样可以积累改革的经验，逐步掌握改革的方法。如图7-47a所示的专用指示表座，可直接测量工件的垂直度。这项改革只是在指示表座上增加了一个定位点，结构简单，测量效果却很好。图7-47b所示为先用圆柱直角尺调整指示表零位，使定位点与测量点处于一理想垂直面上；然后再测量平面工件的垂直面（图7-47c）。在垂直平面磨削时，经常要测量垂直度。

许多磨削工艺改革的内容是加工的共性问题。如图7-48所示的摩擦片就是很难磨削的一种零件。这类零件的主要工艺问题是薄片工件的夹紧变形，影响加工的精度。改进的方法有多种。图7-49a所示为磨摩擦片的夹具，工件磨削时作旋转进给，且不受电磁力的作用，故消除了夹紧变形，其中布垫的作用是增加工件与转盘间的摩擦力。图7-49b、c、d所示为在外圆磨床上磨削摩擦片的方法。图7-49b所示的心轴安装在头架的卡盘上，先将心轴定位基面修磨平整，然后装上工件用砂轮端面磨削。工件的旋转是以心轴上的带动销拨动，且砂轮的端面通过工件中心。因此，磨削过程中，工件由轴向力作用夹紧，以保证磨削精度。注意磨削时应充分冷却，工件需两表面反复均匀磨削。图7-49c所示为顶尖间磨削方式，这种磨削方法的特点是砂轮修成5°角，接触面小，工件冷却条件好。这种方法的特点是磨削精度高，工件的表面粗糙度值低。图7-49d所示的夹具较复杂，夹具的轴线与砂轮主轴垂直。用砂轮圆周磨削，加工精度高，工件的表面粗糙度值低。

图7-47 专用指示表座

图7-48 摩擦片

许多工艺改进都可以从装夹着手加以改进。例如用正弦规和精密角铁装夹磨削斜面。如图7-50所示，将正弦规安装在精密直角铁上，工件用螺旋压板夹紧。这种采用通用夹具的简易的装夹方法，可以解决斜面的磨削问题。

图7-49 磨摩擦片的夹具

在工具厂，硬质合金刀具的刃磨是一个长期困扰他们的工艺问题。随着磨削技术的不断进步，目前已从开槽砂轮发展到用超硬磨料磨具人造金刚石刃磨刀具，提高了刃磨效率，减少了磨削裂纹。用开槽砂轮实行间断磨削，在一些工厂也取得一定的效果。间断磨削是在砂轮的工作部位沿径向开设一定宽度、深度和数量的沟槽（图7-51），使砂轮与工件接触由连续接触变为间断接触。减小磨削力、磨削热由此，发挥磨削力的作用。防止磨削烧伤和磨削裂纹。间断磨削与普通磨削比较，生产率可提高1倍以上。

图7-50 用正弦规和精密直角铁装夹磨斜面

如上所述，先进磨具的应用对于磨削工艺的改革具有重大的意义。磨削工艺的改革包含了砂轮、设备的改进。