1、专业好文档为您整理谢谢使用更多精彩内容请关注本站专业好文档为您整理谢谢使用更多精彩内容请关注本站典型大直径薄壁零件的磨削加工 一拖(洛阳)建筑机械有限公司 聂福全 在拖式混凝土泵车中,有一种典型的大直径薄壁零件中间套(图 1) ,其内孔直径为 202 mm,外径为 212 mm,壁厚仅为 5 mm,且该零件各尺寸之间的形位精度要求较高,外圆表面粗糙度 Ra 要求为 0.4 ,外圆圆度误差要求小于。由于零件壁厚较薄,在磨削外圆时,如果不采取措施,常常会因为夹紧力、磨削力、磨削热、内应力等原因,使工件产生较大的变形,不能保证零件的加工质量。为减小零件的变形,我们根据零件的结构特点,制订了合理的加工
2、工艺流程,设计了专用磨削夹具并采取了特殊的装夹方法,可以有效地保证该类零件的加工质量。图 中间套1 零件在磨削外圆时的变形分析根据零件的外形特点,采用锥度心轴装夹时,工件在夹紧力的作用下,由于锥体的作用而产生的径向分力会使工件变形。此外,由于在磨削时,工件的内壁磨削热不易散失,磨削热也是引起薄壁零件变形的重要原因。由于工件变形,磨削后工件会形成马鞍形(图2) ,难以保证工件的圆度及同轴度误差要求,必须通过设计专用夹具并采用合理的工艺方案才能确保零件的加工质量。图 变形后的工件2 夹具结构和使用原理如图 3 所示,该夹具为心轴、涨套可调式结构,由心轴 1、固定销 2、左定位板 3、拉杆 4、支撑
3、板 5、右定位板 6、弹簧套 7、压板 8、带肩螺母 9 和顶丝螺栓 10 组成,其中左、右定位板与工件之间的配合为 H6/h5,右定位板 6 与弹性套 7 之间的配合为 E8/h7。弹簧套7 的内锥度为 20。使用夹具时,先用固定销 2 将左定位板 3 固定在心轴 1 上,然后在心轴的另一端安装上支撑板 5,以零件加工好的内孔为定位基准装入夹具,再将右定位板 6 装在心轴上并与零件内孔配合,在夹具上插入两根拉杆 4(位置均布)并用螺母锁紧,这样就将夹具紧固在工件上了。然后再将弹簧套 7 插入心轴 1 与右定位板 6 之间的间隙中,安装压板,拧紧心轴上的带肩螺母 9,将弹簧套压入,弹簧套就可以
4、起到自动定心作用,而使心轴的轴线与工件的轴线保持一致,夹具就安装完成了。零件加工好后,先松开带肩螺母 9,拧动三个顶丝螺栓 10(三个顶丝螺栓 10 位置均布,并与两根拉杆 4 位置错开) ,右定位板就可带动弹簧套 7 沿相反方向退出工件,夹具就可以方便的拆卸了。3 砂轮选型选择砂轮时,砂轮特性如磨料、粒度、硬度、结合剂、石墨填料和砂轮组织对磨削质量都有影响,如果选择不当,就难以使工件达到预期的表面粗糙度。此外还应尽可能提高砂轮的切削性能,控制好砂轮工作表面磨粒的微刃及其等高,并使其保持锋利状态。鉴于专业好文档为您整理谢谢使用更多精彩内容请关注本站专业好文档为您整理谢谢使用更多精彩内容请关注本
5、站该零件的材料为 45 号钢,为降低零件表面粗糙度,所选用的砂轮磨料的粒度要适中,硬度可以稍小一些。这是因为太硬的砂轮当其已完全钝化后,磨粒仍不能脱落,继续磨削反而使粗糙度变大。实际应用中,砂轮的选用以微晶刚玉或单晶刚玉、硬度为中级(K) 、粒度为 46 号至 60 号为宜。此外,砂轮在使用前必须要经过修整,使砂轮表面有良好的磨粒切刃和微刃的脱粒性及等高性,从而确保工件磨削的表面粗糙度要求。4 加工设备为减小零件加工的形位误差,设备的选择非常重要。要求机床主轴要有较高的回转精度,径向跳动不大于 0.001 mm,主轴刚度好,机床各部分不应有振动现象,因此最好选择较新的机床。结合我公司的实际情况
6、,设备选用 MB1332B 型普通外圆磨床。5 磨削液及冷却方式为降低切削热,切削液可采用无油、无亚硝酸钠的 LPG-1 高效磨削冷却液。该冷却液是以高效极压润滑剂为添加剂作为配方基础,并从防锈、渗透、抗硬水性、清洗、消泡和杀菌等方面综合考虑的,具有环保、清洗性好、去油率高、冷却性好等优点,能节约大量能源和降低砂轮消耗,提高磨削用量,并提高生产效率。使用磨削液时,应采用从磨削区下部供给切削液的方法,这样既可以使切削液很容易达到砂轮与工件接触的磨削区,同时又能使砂轮在磨削工件之后得到及时的冷却和清洗,从而延长砂轮的使用寿命、保持砂轮的几何形状,并可以在磨削连续表面时,使工件保持较低的温度,提高工
7、件的形状与位置精度。6 磨削用量磨削时分为粗、精磨多道工序,这样可以使粗磨时产生的变形能在精磨时得以消除。磨削时,磨削用量选择应合适,粗磨时,砂轮的线速度为 1520 m/s,工件转速为 3570 r/min,工作台移动速度为 0.030.05 m/min;精磨时,砂轮的线速度为 1015 m/s,工件转速为 5080 r/min ,工作台移动速度为 0.020.03 m/min。7 工件的装夹由于选用的设备为普通外圆磨床,在采用两顶尖装夹工件时,两顶尖、两中心孔同轴度误差将直接影响工件的加工精度,零件要求的加工质量很难保证。因此,为消除因工件两中心孔制造误差及两顶尖安装误差对工件圆度的影响,
8、在装夹工件时,可以采取如图 4所示方法选用两个特殊顶尖套 2,顶尖套材料选用 GCr15 钢,车出外圆后磨削,中心孔使用 60特殊中心钻钻出,淬硬至 60HRC,并用特殊内圆砂轮磨出中心孔,再以中心孔定位磨出外圆,并研磨中心孔至表面粗糙度0.4,压入莫氏锥柄。然后将两个特殊顶尖装入外圆磨床头尾架,选用直径为 1/2 英寸的 0 级钢球,并与图 2 所示的专用夹具配合,通过使用夹头和拨盘即可完成工件的装夹(图 5) 。用高精度钢球代替锥形顶尖,可把面接触改为线接触,消除了中心孔精度对工件加工精度的影响,可以显著提高工件的圆度。8 磨削时的注意事项(1) 在精磨时,为减小夹紧力引起的工件变形,夹具
9、的夹紧力应比粗磨时小一些。(2) 磨削后, 为了防止工件生锈,工件应做除水、消除杂质及防锈处理。(3) 校正好砂轮的平衡。砂轮不平衡将引起振动,会对零件的形位精度造成影响,因此在磨削工件前,必须校正好砂轮的动、静平衡,并进行精细的修整。(4)磨削工件前将工作台和砂轮空运转 2030 min,使机床工作性能稳定。在空运转的同时,要把机床液压缸中的空气排净。专业好文档为您整理谢谢使用更多精彩内容请关注本站专业好文档为您整理谢谢使用更多精彩内容请关注本站(5) 安装工件前,应检查两顶尖与工件中心孔的配合情况,必须将两顶尖和工件上的中心孔擦干净。9 应用效果该工艺方案简单、实用,夹具设计合理,应用方便,制造成本低,零件拆卸容易,通用性强,使用效果好,既可以有效确保工件加工质量,又能够提高工效,适于大直径薄壁类零件的批量生产。通信地址:河南省洛阳市中州中路号 一拖(洛阳)建筑机械有限公司研究所 () (收稿日期:2003-10-10)