用普通磨床加工超精度、低粗糙度零件的技术

1.前言

大型工程机械厂磨削表面粗糙度Ra0.02-0.04μ m、精度h4 – h5的轴颈时,都是在价格昂贵的高精度磨床上进行。而一般的工程机械修理制造厂没有高精度磨床。磨削如此低的表面粗糙度和如此高的轴颈精度是非常困难的。我们在现有设备M131W普通外圆磨床上进行了大量的试验,进行了必要的检查、刮削和调整。通过修整和精平衡砂轮,可以在磨粒上适当修整更多的等高微刃,完全可以实现超高精度、低粗糙度的磨针,可以有效磨削精度h4 – h6、粗糙度Ra0.02 – 0.04μm m的零件。该方法简单、方便、有效。

2.超精密研磨机构

超精密磨削是基于砂轮工作表面可以修整大量等高磨料微刃的特点。这些等高的微型刀片可以从工作表面切掉微小的、轻微的缺陷、轻微的形状和尺寸误差以及余量。因此,这些微型刀具的使用非常广泛。如果磨削量合适,加工表面可能会留下大量极细的切削痕迹,因此表面粗糙度可以很低。此外,由于在没有火光的打磨阶段仍然有明显的摩擦、滑动挤压、抛光和压光作用,加工得到的表面粗糙度进一步降低。

3.普通磨床的维护

为了在柔性磨床上磨削粗糙度为Ra0.02-0.04μ m的工件,旧的柔性磨床应进行以下项目的测试。如果不符合精度要求,就要刮削检修。

(1)维修床导轨

1)检查及如何刮床身V型导轨:垂直面内直线度不超过0.01mm长度为1米;水平面内的直线度不得超过0.01毫米;长度为1米;与滑鞍导轨的不垂直度不得超过0.02毫米;长度为250毫米;接触点应为12-14点(25× 25)毫米

2)如何检测床身平面导轨:V型导轨的不平等不得超过0.02mm长度为1米;垂直面内的直线度大于0.01毫米;长度为1米;接触点需要12-14点(25× 25)毫米

(2)检修滑鞍导轨

1)检测并刮出鞍座的V形导轨;垂直面内的直线度不得超过0.01毫米;在整个长度上;接触点需要10-12点(25× 25)毫米

2)测试及如何刮滑板鞍座平面导轨:V型导轨不平行度不超过0.02/1000mm;在整个长度;接触点需要10-12点(25× 25)毫米

(3)调整砂轮主轴和轴瓦之间的间隙。

画出砂轮主轴直径并研磨轴瓦,用刮刀刮去轴瓦表面,接触点应达到12-14点(25×25)mm,然后安装并调整砂轮主轴与轴瓦之间的间隙为0.0025-0.005 mm,这样可以克服磨削时工件中的边圆缺陷。

(4)平衡砂轮主轴电机和砂轮。

因为砂轮主轴电机的振动对工件的表面粗糙度影响很大,所以需要对砂轮主轴电机进行平衡,砂轮要进行两次平衡。用金刚石笔修整砂轮后,进行粗平衡,再用油石精修整或粗车砂轮进行精平衡。

4.如何通过精两遍精砂轮?

为了使磨削后的工件达到表面粗糙度Ra0.02 – 0.04μm微米,用以下两种方法对砂轮进行精修整。

(1)用金刚石铅笔细磨,精车后再用砂轮细磨,可以达到粗糙面Ra0.4-0.8微米的要求,而磨Ra0.02-0.2微米就很难了..但如果用金刚石笔进行微调,然后用精车后的砂轮进行微调,完全可以满足这个要求。

TL60 # ZR1-ZR2砂轮,直径约φ100mm,可用于微调。首先,将砂轮夹紧在主轴上,然后在精密车床上精车外圆以消除跳动。之后,在磨床中对砂轮进行微调,也就是用砂轮对办公用砂轮进行微调。

修整砂轮时,主轴箱低速旋转,外经贸部80-100 r/min,外经贸部0.002mm,工作台往复速度0.3m/min,反复往复后需要适当调整。修整轮和修整轮同向旋转,即两者接触点的线速度方向相反。冷却液应足以冲走漂浮的沙粒,并防止在研磨过程中漂浮的沙粒擦伤工件表面。

在对砂轮进行精细修整后,可以在砂轮的磨粒上修整出更多等高的微刃。修整砂轮后,可以用刷子将修整后的砂轮表面的砂粒除去。磨削前,严格过滤冷却液。磨削时,冷却液应足以防止工件表面被烧伤。

(2)用钻石铅笔提炼,再用油石提炼。

先用锋利的单颗粒金刚石笔进行细修,可以在大砂轮的磨粒上修出更多的轮廓微刃,再用油石(或砂棒)进行细修,即在细修的基础上,可以在砂轮的磨粒上修出更多的轮廓微刃。

用金刚石笔修整时,应正确安装砂轮修整器(图2)。但每次进给速度不得大于0.005毫米,纵向进给速度建议采用最低值。在修整砂轮的过程中,要注意声音,最好能听到均匀的沙沙声。如果听到忽高忽低,忽高忽低,甚至嘟嘟的异响,就要检查工作台是否爬行,冷却液是否充足,钻石笔是否锋利。用钻石笔完成后,再用油石完成。油石应该用幸运研磨机上的砂轮磨平。精修整时,油石必须与砂轮的圆周面平齐,与之稍有接触,并缓慢纵向移动2-3次。

细精修整后,可以用手指沿着砂轮的旋转方向轻轻靠近砂轮的工作面,做纵向移动。这时候,如果你觉得像摸镜子一样光滑顺滑,就可以了。如果有磨粒扎手的感觉,可以用剪去2/3刷毛的油漆刷轻轻刷掉砂轮表面的漂浮物。

5.研磨量

M131W普通磨床用于超精密磨削时,可有效实现表面粗糙度Ra0.02μm的经验磨削量。

工作线速度m/min 4-10磨削时工作台纵向进给速度(mm/min) 50-100磨削深度(mm) 0.0025 – 0.005磨削时工作台横向进给次数1-2无火花抛光时工作台往复次数4-6磨削余量(mm) 0.003 – 0.006可达到的表面粗糙度。

6.打磨注意事项及可能出现的问题

(1)磨削时注意砂轮与元件的接触。

工件表面接触砂轮时,可听到连续的嘶嘶声,工件表面的水痕可被放置的砂轮带走,同时可看到微弱的火花,可立即增加冷却液,冷却液的浓度略高于普通磨削用的皂化液,但要求过滤清洗后再进料。每对行程每次进给0.005mm,磨削至无火花为止。此时在进给方向按住横向进给手轮,使砂轮稍微向工件前进,但不进给,工件抛光一次,不能保证工件表面粗糙度能达到Ra0.02 μ m。

(2)防止工件膨胀。

夏季磨削时,机床照明灯可靠近工件,防止工件因灯枪散热而膨胀,影响磨削质量。(3)表面粗糙化

这是由于冷却液不干净或砂轮表面有浮砂造成的。严格过滤冷却液或刷掉浮砂。

(4)局部烧伤

这是由于冷却液不足、进刀过多或砂轮变钝。

(5)工件表面局部有波纹。

加工后,工件表面大部分都很好,只是有些地方有微小的波纹。这可能是主轴松动、电机振动或其他原因造成的,应根据具体情况采取相应措施解决。