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磨削加工中的纵向磨削法及其优势

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:纵磨法由于背吃刀量小,所以磨削力小,产生的磨削热少,散热条件较好;其还可以利用最后几次无背吃刀量的光磨行程进行精磨,因此加工精度和表面质量较高。此外,纵磨法具有较大的适应性,可以用一个砂轮加工不同长度的工件。磨削时,导轮和磨削轮同向旋转,工件轴线略高于砂轮与导轮轴线,以避免工件在磨削时产生圆度误差。磨削时工件放在两个砂轮之间,下方用托板托住,不用顶尖支持,所以称为无

磨削加工中的纵向磨削法及其优势

随着砂轮粒度号和切削用量不同,普通磨削分为粗磨和精磨。粗磨的尺寸公差等级可达IT8~IT7级,表面粗糙度Ra值为0.8~0.4 μm;精磨的尺寸公差等级可达IT6~IT5级,表面粗糙度Ra值为0.4~0.2 μm。

1.外圆面的磨削

外圆面磨削既可在外圆磨床上进行,也可在无心磨床上进行。

1)在外圆磨床上磨削

在外圆磨床上磨削外圆常用的方法有纵磨法、横磨法、混合磨法和深磨法,如图2-97所示。

图2-97 在外圆磨床上磨外圆

(a)纵磨法;(b)横磨法;(c)混合磨法;(d)深磨法

(1)纵磨法。纵磨法时砂轮高速旋转为主运动,工件旋转、工件和磨床工作台一起作往复直线运动分别为圆周进给运动、纵向进给运动,工件每转一周的纵向进给量为砂轮宽度的2/3,致使磨痕互相重叠。每当工件一次往复行程终了时,砂轮作周期性的横向进给(背吃刀量)。每次磨削的深度很小,经多次横向进给磨去全部磨削余量。

纵磨法由于背吃刀量小,所以磨削力小,产生的磨削热少,散热条件较好;其还可以利用最后几次无背吃刀量的光磨行程进行精磨,因此加工精度和表面质量较高。此外,纵磨法具有较大的适应性,可以用一个砂轮加工不同长度的工件。但是,其生产效率较低,故广泛适用于单件、小批生产及精磨,特别适用于细长轴的磨削。

(2)横磨法。横磨法又称切入法,磨削时工件不作纵向往复移动,而由砂轮以慢速作连续的横向进给,直至磨去全部磨削余量。

横磨法生产效率高,但由于砂轮和工件接触面积大,磨削力大、发热量多,因而磨削温度高、散热条件差,工件容易产生热变形和烧伤现象;且因背向力Fp大,工件易产生弯曲变形。由于无纵向进给运动,磨痕明显,因此工件表面粗糙度Ra值较纵磨法大。横磨法一般用于成批及大量生产中,磨削刚性较好、精度较低、长度较短的外圆以及两端都有台阶的轴颈、成形表面。尤其是工件上的成形表面,只要将砂轮修正成形,就可以通过横磨法直接磨出。

(3)混合磨法。混合磨法是先用横磨法将工件表面分段进行粗磨,相邻两段间有5~10 mm的搭接,工件上留有0.01~0.03 mm的余量,然后用纵磨法进行精磨的加工方法。混合磨法综合了横磨法和纵磨法的优点,既提高了加工效率,又保证了加工精度。

(4)深磨法。深磨法磨削时采用较小的纵向进给量(一般取1~2 mm/r)、较大的背吃刀量(一般为0.3 mm左右),在一次行程中磨去全部余量。磨削用的砂轮前端修磨成锥形或阶梯形,直径大的圆柱部分起精磨和修光作用;锥形或其余阶梯面起粗磨或半精磨作用。深磨法的生产效率约比纵磨法高一倍,但修整砂轮较复杂,只适用于大批量生产刚度大并允许砂轮越出加工面两端较大距离的工件。

2)在无心外圆磨床上磨削

无心外圆磨削是一种生产效率很高的精加工方法,其工作原理如图2-98所示。磨削时工件放在两个砂轮之间,下方用托板托住,不用顶尖支持,所以称为无心磨。

两个砂轮中,较小的一个是用橡胶结合剂制成的,磨粒较粗,以0.16~0.5 m/s的速度回转,此为导轮;另一个是用来磨削工件的砂轮,以30~40 m/s的速度回转,称为磨削轮。磨削时,导轮和磨削轮同向旋转,工件轴线略高于砂轮与导轮轴线,以避免工件在磨削时产生圆度误差。工件与导轮之间摩擦较大,所以工件由导轮带动作低速旋转,并由高速旋转着的砂轮进行磨削。

导轮轴线相对于工件轴线倾斜一个角度α(10°~50°),以使导轮与工件接触点的线速度v分解为两个速度,一个是沿工件圆周切线方向的v,另一个是沿工件轴线方向的v。v带动工件旋转,作圆周进给;v带动工件轴向移动。工件从两个砂轮间通过后,即完成外圆磨削。导轮倾斜α角后,为了使工件表面与导轮表面保持线接触,应当将导轮母线修整成双曲线形。

图2-98 无心外圆磨削示意图

1—工件;2—磨削轮;3—托板;4—导轮

无心外圆磨削时,工件两端不需预先打中心孔,装夹也比较方便,不需用夹具,操作技术要求不高,并且机床调整好之后,可连续进行磨削,易于实现自动化,生产效率高。工件被夹持在两个砂轮之间,不会因背向磨削力大而被顶弯,有利于保证工件的直线性,工件尺寸稳定,尤其是对于细长轴类零件的磨削,优点更为突出。但是无心外圆磨削要求工件外圆面在圆周上必须是连续的,若圆柱面上有键槽或小平面,导轮将无法带动工件连续旋转,故不能磨削。对于套筒类零件不能保证内、外圆的同轴度要求,机床的调整比较费时。这种方法适用于成批、大量生产的光滑销、轴类零件的磨削。如果采用切入磨法,也可以加工阶梯轴、锥面和成形面等。

2.孔的磨削

磨孔此处指磨内圆是孔的精加工方法之一,可达到的尺寸公差等级为IT8~IT6,表面粗糙度Ra值为1.6~0.4 μm。磨孔可以在内圆磨床或万能外圆磨床上进行。目前应用的内圆磨床是卡盘式的,它可以加工圆柱孔、圆锥孔和成形内圆面等。(www.xing528.com)

图2-99 内圆磨示意图

孔磨削的方法也有纵磨法和横磨法两种,其操作方法和特点与磨削外圆相似。纵磨法应用最为广泛。磨削孔时,工件大多数以外圆和端面作为定位基准。通常采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘及弯板等夹具装夹工件,其中最常用的是用四爪单动卡盘通过找正装夹工件(见图2-99)。磨孔时,砂轮旋转为主运动,工件低速旋转为圆周进给运动(其方向与砂轮旋转方向相反),砂轮直线往返为轴向进给运动,切深运动为砂轮周期性的径向进给运动。

磨孔与铰孔、拉孔比较,有如下特点:

(1)可磨削淬硬的工件孔。

(2)不仅能保证孔本身的尺寸精度和表面质量,还可以提高孔轴线的直线度

(3)同一个砂轮可以磨削不同直径的孔,灵活性较大。

(4)生产效率比铰孔低,比拉孔更低。

磨孔与磨外圆相比,存在如下问题。

(1)表面粗糙值较大。磨孔的砂轮直径受工件孔径的限制,一般较小(为孔径的0.5~0.9),即使转速很高,其线速度也很难达到正常的磨削速度(>30 m/s),再加上切削液不易注入磨削区,工件易发热变形,磨孔所达到的表面粗糙度值较磨外圆时大。

(2)生产效率较低。由于受工件孔径的限制,砂轮轴细,且悬伸长度较长,刚度差,磨削时易产生弯曲变形和振动,不宜采用较大的进给量,故磨削用量小,所以生产效率较低;又因为砂轮易堵塞,需要经常修整和更换砂轮,增加了辅助时间,使磨孔的生产效率进一步降低。

因此,磨孔时,为了提高生产效率和加工精度,应尽可能选用较大的直径砂轮和砂轮轴,砂轮轴的悬伸长度越短越好。

成批生产中常用铰孔作为孔的精加工,大量生产中则常用拉孔。由于磨孔具有万能性,不需要成套的刀具,故在单件、小批生产中应用较多。特别是对于淬硬的工件,磨孔仍是孔精加工的主要方法。

3.圆锥面的磨削

磨圆锥面与磨外圆、磨孔的主要区别是工件和砂轮的相对位置不同。磨圆锥面时,工件轴线必须相对于砂轮轴线偏斜一圆锥斜角。常用转动上工作台或转动头架的方法磨圆锥面。

4.磨平面

根据磨削时砂轮工件表面的不同,平面磨削的方式有两种,即周磨法和端磨法,如图2-100所示。

(1)周磨法。周磨法(图2-100(a))是用砂轮圆周面磨削平面的方法。周磨时,砂轮与工件接触面积小,排屑及冷却条件好,工件发热量少,加工精度高,表面粗糙度Ra值小,但磨削效率较低,多用于单件、小批生产中,大批、大量生产中也可采用。使用周磨法磨削易翘曲变形的薄片工件能获得较好的加工质量。

(2)端磨法。端磨法(图2-100(b))是用砂轮端面磨削平面的方法。端磨时,砂轮轴立式装夹,由于砂轮轴伸出较短,而且主要是受轴向力,因而刚性较好,能采用较大的磨削用量。此外,砂轮与工件接触面积大,因而磨削效率高。但磨削发热量大,不易排屑和冷却,切削液进入磨削区较困难,易使工件受热变形,且砂轮磨损不均匀,影响加工精度,故端磨法加工质量较周磨法低,多用于大批、大量生产中磨削精度要求不高的平面。

图2-100 磨平面的方法

(a)周磨法;(b)端磨法

平面磨削常作为刨削或铣削后的精加工,特别是用于磨削淬硬工件,以及具有平行表面的零件(如滚动轴承环、活塞环等)。

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