磨削工艺论文（精选8篇）
磨削工艺论文 篇1
1 概述
机械加工行业用到的普通磨削一般磨削线速度在35 m/s左右, 高速磨削是国内外机械加工的主要发展方向之一。它是提高切削、磨削速度及增大进给量, 提高效率的重要方法。目前高速磨削已广泛应用于生产, 普遍认为50～80 m/s的高速磨削是经济可行的。最高磨削速度已达到120 m/s, 试验室的速度已达到210～250 m/s。现在有的工件的实际磨削速度可以提高到300 m/s。目前磨削加工正朝着高速度磨削、强力磨削, 高速强力磨削力这一方向发展。
2 高速磨削
高速磨削是指砂轮线速度在45 m/s以上的磨削力一法。高速磨削是提高磨削效率的重要途经之一。
1) 高速磨削的特点:
①它与普通磨削相比, 可以提高效率1～3倍;②由于磨削速度的提高, 工件表面在磨粒犁耕后所形成的隆起高度减小, 因而使磨削的表面粗糙度减小;③砂轮的寿命提高1倍左右;④磨削力下降40%左右, 加工的精度相应提高。
2) 高速磨削必须采取的措施:
①使用高速砂轮;②使用高速磨床;③采用自动上料、自动检测装置以减小辅助时间。
3) 高速磨削的发展与应用。
近年来, 国内外高速磨床品种已有外圆磨床、曲轴磨床、凸轮磨床, 轴承磨床、平面磨床、内圆磨床等。工业发达的国家推广采用45～60 m/s的高速磨削, 80～150 m/s的高速磨削已在一些国家开始应用。我国已生产磨削速度为50～80 m/s的外圆磨床、凹轮磨床和轴承磨床等。目前国外高速磨削采用较多的是轴承行业磨削轴承环内外沟, 在发动机行业高速磨削也得到广泛应用, 如美国AIM公司磨削V8发动机曲轴连杆颈用高速磨削, 英国的Newall公司高速磨削锻钢4拐汽车曲轴。不少国家磨削曲轴还采用多砂轮高速磨削 (用3、4个, 甚至7、8个砂轮同时磨) , 大大提高了磨削效率。
3 强力磨削
强力磨削是指大进给量或大磨削深度, 以提高金属去除率的力一法。
1) 主要特点:
①它可以代替一部分车削、铣削和刨削等;②强力磨削应用适当时, 可以直接从毛坯磨成成品, 粗精加工一次完成;③加工效率可提高4～5倍;④可以减少加工设备, 节省由于不同加工工序所需要的装卸调整等辅助时间;⑤它不受工件表面条件 (如锈、硬点、断续表面等) 以及材料硬度、韧性的限制;⑥加工精度和表面粗糙度小。
2) 强力磨削的应用。
目前国内外强力磨削已应用到平面磨、外圆磨等磨床上。强力磨削采用较多的是主轴圆台平面磨床、切入式外用圆磨床及端面外圆磨床。强力磨削在兵器工业中也得到了广泛的应用。美国的M60A1中型坦克车体两侧安装12个扭力轴的倾斜基面是与车体底部浇涛在一起的, 用一般切削力一法难以加工, 采用强力磨削解决了加工困难, 是用两合Merairg强力磨床同时在两侧加工, 去除余量为6.35 mm, 每台磨床功率为110.25 kW, 采用直径为762 mm, 厚度为203 mm的多级砂轮。美国华特弗里特兵工厂加工105 mm坦克加农炮的炮门握柄采用强力磨削, 毛坯是4340炮钢 (即40GNiMoA) , 硬度HKC42, 以前采用普通车削、切檀和磨削加工, 需要分五次加工, 时间为75 min, 现在用强力磨削一次加工完成, 时间只需7～10 min。
4 高速强力磨削
这是具有上述两种磨削特点的方法。
1) 高速强力磨削的应用。
可用于磨削外圆及平面, 主要是用切入式磨削法磨削圆柱形零件外圆型面、沟槽、多直径台阶。可将一般车削及磨削工序合并为一道工序。工件的余量一般在1.3～2.5 mm, 表面粗糙度Ra为超过6.3微分, 精度不超过±0.076 mm。目前高速强力磨削已在生产中得到一些应用。例如:磨削汽车齿轮轴、转向节、万向节及耐热合金透平叶片根部榫齿轮等。 上述高速磨削及强力磨削多在精密铸造, 锻件的大批量生产或中小批类似零件生产和自动化程度较高的机床上推广使用。
2) 高速强力磨削存在的问题及其解决的措施。
由于磨削速度提高, 功能增大, 出现了振动加剧, 热量增加等问题, 常可采用下列措施来解决。
(1) 砂轮力一面主要是提高强度。①采用细粒度磨料;②采用结合性能强的结合剂, 如加硼陶瓷结合剂, 硼玻璃结合剂等;③采用中心孔局部增强砂轮或改变砂轮结构, 如无中心孔砂轮和砂瓦组合砂轮。立力一氮化硼砂轮已有应用。砂轮修整多采用金刚石滚轮。
(2) 机床力一面主要是加强刚性。采用静压轴承、静压导轨、改进主轴和床身刚性, 采用砂轮平衡和自动平衡装置。
(3) 冷却力一面。为了粉碎气流采用特殊冷却喷咀, 使气流产生偏析;采用高压冷却, 增加冷却液流量和容量。研究新成份油剂冷却或在水剂中加入添加剂以提高冷却效果。
(4) 安全防护力一面普遍是加厚砂轮罩壳厚度, 采用半封闭或全封闭罩壳, 罩壳内填充塑料, 橡胶衬垫, 采用自动关闭砂轮罩壳等。
5 结语
高速及强力磨削作为一项新兴的加工工艺, 其发展历史还很短暂, 涉及到的相关技术还较多, 存在的难题也较多。但相信在广大科技人员的不断探讨、研究之下, 高速及强力磨削高效率的新兴机械加工工艺会日益完善, 必将广泛地应用于生产实践中。
磨削工艺论文 篇2
关键词：磨削 细长轴 高效 高精度
一般情况下，在普通外圆磨床上加工出的工件其精度等级为7级，Ra的最大允许值为0.8μm，但是有时中小企业也需要加工一些精度更高的工件，又面临着没有精密设备的现状。为此，探讨用普通外圆磨床加工出高精度，低粗糙度的工件方法。
细长轴零件刚性差，在加工中极容易变形， 使零件的误差增大， 不易保证零件的加工质量;中心孔只要有一点异常，工件就会发生变形，两顶尖连线与纵向行程稍不平行就会产生锥形等。
1 加工过程中，细长轴的主要质量缺陷
1.1 工件表面产生多角形波纹和螺旋形波纹
导致工件表面出现螺旋形波纹的原因有很多，比如砂轮工作表面凸凹不平;磨削深度太大，纵向进给量太大;机床刚性影响;砂轮主轴有轴向窜动等。另外造成这种现象的原因还有工作台导轨润滑油压过大，致使工作台纵向移动产生漂浮和摆动导致的。
1.2 工件圆柱度超差
造成工件的圆柱度超差的原因主要有工件受热变形、伸长，磨削中顶尖顶得过紧、磨削用量过大，磨削后产生的各种变形，比如鞍形、锥度、鼓形、弯曲等。
1.3 工件圆度超差
造成工件圆度超差的原因主要有工件顶得太紧或太松;工件中心孔内有污垢或已磨损，其形状不正确;砂轮主轴或头架主轴的径向跳动过大等。
因此，磨削细长轴的关键是解决加工工件的弯曲变形问题。主要抓住中心架和跟刀架的使用方法、解决工件热变形伸长以及合理选择刀具几何形状等三个关键技术。
2 控制细长轴磨削质量的措施
经过长时间的研究，对细长轴磨削质量采取了以下几种有效的控制措施。
2.1 磨削前准备工作
①校直：校直后的工件弯曲度应控制在0.15/1000mm
以内。热校和冷校是细长轴校直方法的两种方法，其中热校比冷校效果好。
②中心孔：细长轴的基准就是中心孔，该中心孔在热处理细长轴后会出现变形，此时应对其采取必要措施，使其达到相关规范标准。
③检修机床：检修机床不仅对磨床有着很高的要求，对砂轮主轴的回转精度也有着很高的要求，尽量保证工作台换向的平稳性，同时要求工作台的低速运动具有良好的稳定性，最大程度的减少爬行和振动现象的出现，力争检修后的机床各项精度都是符合相关规范要求的。
④调整机床：调整机床是控制细长轴磨削质量的一个重要措施，检验的方法是把工件顶在两顶尖间，用手旋转工件，如果觉得松紧适当，那么机床的各项参数就是合理的，如果发现尾架顶尖是弹簧式的，最好把弹簧顶尖压缩0.5～2mm，再顶住工件中心孔。
⑤检查工件：两顶尖顶住工件，首先检查细长轴的全长作径向跳动，采用的是百分表的方法，尤其是一些弯曲度比较大的地方，应该对其进行更加详细的检查，之后检查工件磨削余量，保证其各项指标都是符合相关规范标准的。
2.2 合理的选择砂轮
由于细长轴材料有很多种，相应的砂轮也因磨料、硬度、粒度的不同而有着很多的区别。应选用粒度较粗、硬度较软的砂轮。
要想减少砂轮与工件的接触面积和细长轴在旋转中产生的自激振动，最好把砂轮的形状设计成中间呈凹形。
以磨削材质为GCr15的细长轴为例，磨料应选择MA或PA，硬度应选择J、K级，粒度以46～70为宜。
2.3 砂轮平衡与修整
在磨削过程中由于很多客观因素的影响，比如砂轮的损耗、砂轮安装误差、磨削液的吸附等，都有可能导致砂轮的平衡状态一直处于变化之中。要想得到比较高的加工精度， 应将砂轮的平衡状态控制在一个允许的范围内。
砂轮至少要经过2次精细的平衡。要求平衡后振幅小于0.002～0.005mm。
砂轮一般用锋利金刚石修整。磨削高精度的细长轴，应分粗磨和精磨。在粗磨前应修整砂轮，砂轮应修整粗一些，提高磨削效率，修整时，工作台纵向速度以1～1.5m/min，横向切削深度0.07～0.1mm为宜;在精磨前应进行一次砂轮修整，目的是要磨出大量的等高微刃。修整时，先是用锋利的金刚石笔以很小而均匀的进给量精密地修整砂轮，工作台纵向速度为0.3～0.8m/min，横向切削深度0.03～0.01mm，最后，横向不进刀，光修一次。
2.4 合理的磨削用量
合理的磨削用量是实现精密磨削的关键。对于高精度的细长轴磨削，应分粗磨和精磨。粗磨时，工件线速度以2.5～8m/min，工作台纵向速度1～1.5m/min，横向切削深度（单行程）0.03～0.07mm为宜;精磨时，工件线速度以2～5m/min，工作台纵向速度0.5～0.8m/min，横向切削深度（单行程）0.01～0.03mm为宜;接近要求尺寸时，横向不进刀，光磨数次，保证尺寸精度。
为了有效减少细长轴因旋转而产生的振荡，应该保持磨削工件的低转速，要求精磨时转速更低，如此就可以把一部分切向力转化为轴向力，有效减少径向力。
磨削时切深t用双行程来达到。由于工件转速不高，在一定的时间和范围内，工件表面与砂轮表面之间接触的机会就会相应的减少，为了保证符合相关规范要求，应该往复一次或数次来弥补。
2.5 对系统进行充分冷却
选用切削液时，不但要考虑其他切削加工的条件，而且还得考虑磨削加工本身的特点：冷却液建议采用喷射法供给冷却液， 利用喷嘴上挡板将高速气流隔开， 保证磨削液顺利注入磨削区， 同时还可以防止磨削液飞溅。切削液过滤净化，可以提高工件表面粗糙度，降低废品率。
2.6 合理使用和改进中心架
细长轴的精度主要是由弯曲度、圆度、粗糙度等决定，因此，合理选择中心架的数量，在磨削过程中合理地调整中心架的两个支片，是保证加工精度的关键。
由于调整细长轴磨削的中心架时很难得到有效控制，所以要想得到磨削高精度、低粗糙度的细长轴，必须懂得如何控制砂轮径向压力。所以，测量工件与支片接触情况是很有必要的，通过应用万能表中的A电流通与不通的测量原理可以实现上述目的。
首先改进中心支架的两支片，把导电的铜块安装在支片前端，然后用万能表和电线一端接负极，另一端接正极，负极与尾架相通，正极与中心架相连。把万能表的旋转开关拨至100kΩ，如果支片和工件相接时，指针马上就开始转动，说明这个电路是相通的，具有很高的灵敏度，指针从0到最大值之间的摆动值为中心架支片上移动量4m，当万能表调整到10kΩ时，指针的摆动值为0.001mm。通过利用这种方法来控制支片与工件的接触，能够及时了解切削力、挤压力的大小，大大提高磨削精度，降低粗糙度。
3 工艺总结
①经热校在磨削细长轴时，必须保证其弯曲度在0.15 mm/m以内。
②精修、研磨中心孔，调整好工件在顶尖间的松紧，检查工件跳动。
③选择中软砂轮，并修整好砂轮，选择磨削用量。
④调整好中心架是磨削的必要条件，如果中心架托得很松，工件易被磨成腰鼓形，如果中心架支片托得过紧，中间易磨成凹形，导致母线直线度不受控，磨削时，中心架下支片以轻轻带到工件为准，上支片按磨削量不停地调整，否则很容易出现不符合相关规范标准的情况。
⑤在磨削过程中，需要时刻观察测量工件的弯曲度，发现不符合相关规范标准的情况，应立即采取必要措施进行调整，同时减少磨削用量及放慢工作台行程。
通过以上工艺改进，在普通磨床加工的细长轴可以达到超精密磨床加工的加工精度、低粗糙度，且生产效率较高。
参考文献：
[1]磨工技师培训教材[M].北京：机械工业出版社出版，2004.
[2]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，1996.
冷轧机工作辊磨削工艺研究 篇3
关键词：磨削,砂轮,精磨液,磨削参数,振纹,螺旋纹,锥度
轧辊在轧制过程中, 因受制造残余应力、轧制过程的接触应力、弯曲应力、扭剪应力以及交变应力的综合影响, 能使表面产生热裂纹, 疲劳裂纹、不均匀磨损等。为此, 定期修磨轧辊是轧制生产的重要内容。
1 磨削过程工艺研究
1.1 砂轮片的选择
国外砂轮片制造厂家根据本钢冷轧辊实际情况, 对砂轮片结合剂、硬度、粒度等各项参数进行了调整。
1) 材质:由原来的白刚玉改为单晶刚玉。与白刚玉比较, 单晶刚玉晶粒排列有序, 呈圆形, 使用单晶刚玉砂轮片磨削的轧辊辊面粗糙度相对较小且均匀, 辊面存在微小划痕的现象也有了很大的改善。2) 硬度:由原来的K级调整为H级。避免了因砂轮片硬度贪偏高而造成Cr5工作辊磨后出现螺旋纹、斜纹等表面缺陷的现象, 提高了轧辊的磨削质量。3) 粒度:由原来45调整至60降低了轧辊的表面粗糙度, 均匀性也有了很大的提高。
1.2 使用SC95B水溶性合成型切削液, 调整精磨液浓度
精磨液在磨削过程中主要起到冷却、润滑、清洗、防锈的作用, 是轧辊磨削必不可少的材质之一, 精磨液质量的好坏直接影响轧辊的磨削质量。
1) 使用合成型切削液。SC95B水溶性切削液是新型抗菌型全合成液, 不含油、不含氯, 具有优良的冷却性、防锈性和抗泡沫性能。通过二个多月的试用跟踪, 同时与乳化型精磨液进比较, 添加合成型切削液后, 切削液具有优异的冷却性能, 避免了辊面出现烧伤及螺旋纹、横纹等缺陷。磨后轧辊的防锈能力比使用乳化型精磨液时提高近3~4倍。同时, 由于合成型切削液具有较强的清洗性能, 从而有效地防止了砂轮粘堵造成辊面出现划伤的现象。2) 精磨液浓度1%调整至3%左右, 保证轧辊的磨削质量, 提高轧辊的防锈能力。
1.3 选择合理的磨削参数
根据砂轮片粒度、型号、直径和硬度, 在保证磨削质量的前提下发挥最大磨削效率, 经过多次试验得出磨削参数如下:
1.3.1 粗磨
1.3.2 精磨
2 磨削缺陷产生原因及去除方法
2.1 振纹
轧辊表面的振纹 (波纹) 是指在轧辊表面上存在的各种不同形状的深浅不一的花纹。为防止振文缺陷的产生, 要选择合适的砂轮, 防止硬度过高, 注意保持砂轮平衡;砂轮钝化后要及时修整;如工件圆周速度过大, 应适当降低工件转速;修整中心孔中的多角形, 顶尖磨损要及时更换;辊颈有不圆度误差或轴向沟痕应及时修磨;检查并固定托瓦顶丝, 防止托瓦跳动;观察调整砂轮主轴轴承间隙, 杜绝因轴承磨损产生径向跳动。
2.2 螺旋纹
螺旋纹是指在磨削时轧辊表面上存在一种像螺纹一样的螺旋线痕迹。为防止此类缺陷产生, 应做到合理选择砂轮, 防止硬度过高, 适当减少横向进给量;适当降低纵向进给量;检查砂轮磨损情况, 及时更换, 如修出的砂轮凸凹不平, 应把金钢笔装夹紧固, 对砂轮重新修整;加大切削液用量或将其浓度调高;调整工作导轨润滑油的浮力, 避免浮力过大使工作台漂起, 在运行时产生摆动;如果出现工作台运行时有爬行现象, 应即刻打开放气阀, 排除液压系统中的空气, 如发现砂轮主轴有轴向窜动, 应对机床进行检修。
2.3 辊型存在锥度
轧辊两端存在一定的辊径差, 这种辊径差即辊形锥度, 一般工艺要求不能超过0.02mm。为减小辊型锥度, 要调整好托瓦;调整工作导轨润滑油的浮力;调整顶尖中心线, 确保头架与尾架顶尖的中心线重合;大周期运行轧辊, 磨削冷却后的轧辊, 以免工件本身热变形。
3 结论
磨削工艺论文 篇4
关键词：薄片零件,平面磨削,参数优化
0 引言
磨削加工是现代机械制造业中进行精密加工和超精密加工的重要工艺技术。在磨削加工中,所消耗的能量大部分转化为热能传入被磨工件,传入工件的热量主要集中在很薄的表面层里,形成局部高温,这种现象对工件表面质量和工件的使用性能影响很大。国内外大量专家学者对磨削加工中的热效应问题进行了研究。1942年,J.C.Jaeger[1]首先提出了移动热源理论,Outwater和Shaw[2]基于剪切面移动热源理论建立了热量传递给工件的热源模型,1996年Rowe[3]在前人研究的基础上综合考虑了工件的热特性、砂轮的锋利程度、砂轮和工件的速度、切深以及接触长度对温度场的影响。我国学者贝季瑶教授[4]早在上世纪60年代就提出了热源强度在沿接触弧长上为三角形分布的假设,高航教授[5]在研究断续磨削时分别建立了卧轴周边断续磨削和立轴端面断续磨削的热源模型。磨削过程的热效应一直是国内外学者研究的热点。
随着航天和汽车技术的发展,出现了越来越多的薄片类零件,如航天仓中的各种密封圈和垫片。这类零件的磨削质量要求很高,磨削过程中的热效应容易使零件变形和烧伤,影响了磨削质量和使用性能。精密磨削过程中的热效应问题,已逐渐成为制约薄片类零件磨削加工工艺发展的瓶颈,因此在这种情况下对薄片零件平面磨削工艺参数优化问题的研究具有极大理论和实际应用价值。
1 薄片零件平面磨削表面温度场的计算理论研究
如图1所示面热源ABCD沿X方向以速度V在无限大的薄片零件内运动。
按照两维传热模型计算,则薄片平面内X轴上任意一点的温升为[6]
根据式(1)可以计算薄片零件表面内沿X轴方向上任意点的温度。
按照一维传热模型计算,将面热源看成只沿Z方向传入零件内。则当面热源运动到M点后,在面热源区域下Z方向上任意点的温升为[6]。
薄片零件磨削区表面的温升为
由于移动面热源在任一瞬间同时存在两维传热和一维传热,如图2所示。设有qm的热量按一维传热,忽略其它热量损失,根据能量守恒则有(1-)qm的热量按照两维传热。
则薄片零件表面磨削区任一点的温升可表示为:
令=f(v),且0<<1,当工件移动速度v→∞时,→0;公式(4)等效于公式(1)两维传热,当工件移动速度v→0时,→1公式(4)等效于公式(2)按一维传热。对于磨削区中确定一点,在其它磨削参数不变的情况下,某一确定时刻
均均为为定定值值,,可可以以设设为为KK11、、KK22,,则则式式((44))可可以以化化为为::
分布取不同的工件移动速度V,并测出磨削区表面在每个工件移动速度下的最高温度,代入公式(5)令X=0经查表[6]可以求出。如表1所示。
由若干组V和,用数学插值的方法可以确定函数=f(v),又因为发热功率qm=f(Ft,vs)[6],其中Ft是切向磨削力,vs是磨削速度。所以
其中Ft=(ap)
2 薄片零件平面磨削工艺优化
平面磨削最重要的三个参数是磨削深度ap、磨削速度vs、工件的进给速度v。薄片零件平面磨削工艺优化的主要目的就是选择合适的磨削参数,使磨削温度最低,即求函数值最小。这是一个数学问题。构造拉格朗日函数
满足该方程组的所有解(ap,vs,v)都可能是极值点,分别将这些解带入温度场函数,比较大小,找出使温度最小的那组解就是我们磨削工艺优化的参数。
3 结论
本文用数学理论方法找到了磨削工艺参数的优化解,该方法节省了以往依靠工人经验或采用大量实验来优化工艺而浪费的人力和物力,节省了时间,提高了效率,降低了成本,具有一定的实际应用价值。
参考文献
[1]J.C.Jeager,Moving Source of Heat and the Temperatureat Sliding Contacts,Proc.Roy.Soc of New South Wales,1942,76:203-224.
[2]J.0.Outwater and M.C.Shaw etc,Surface Temperaturesin Grinding Transaction of the ASME,1952,l:213-221.
[3]Rowe,W.B.,Morgan,M.N.,Black,S.C.E.,Mils,B.,Asimplified approach to thermal damage in grinding.Annalsof the CIRP,1996,45/1:299-302.
[4]贝季瑶.磨削温度的分析与研究[J].上海交通大学学报,1964,9(3).
[5]高航.高效立轴平面强力磨削技术与机理的研究[D].东北大学,1992.
柴油机气门座孔磨削工艺改进 篇5
新一代柴油机设计开发过程中,由于气门座圈结构无法实现。故采用无气门座圈结构。参照传统的气门座圈硬度和机加工艺制订了气门座孔锥面的硬度和磨削加工工艺。气缸盖完成试制和装配后,在台架试验过程中,出现气门座孔处多次产生裂纹的故障。
2 故障分析
经有限元分析,气缸盖气门座孔处温度及机械负荷符合设计要求,在试验中不会出现疲劳。利用实物气缸盖进行热处理工艺验证,表面热处理后进行渗透探伤,无裂纹(见图1)。证明热处理工艺满足要求。完成上述验证后,利用实物气缸盖进行磨削工艺验证,磨削加工完成后进行渗透探伤,发现气门座孔锥面存在辐射状裂纹(见图2)。这就证明气门座孔处疲劳失效是由于在磨削过程中产生裂纹源后,工作过程中承受交变载荷,裂纹扩展导致失效。
针对故障原因,目前需要改进磨削工艺,使气缸盖在磨削后无裂纹产生。
3 原磨削工艺分析
原气门座圈硬度为45～50HRC,加工设备为哈挺立式加工中心,加工刀具为加铰刀引导的砂轮定制组合刀具(见图3),冷却液为微乳冷却液,刀速为3600rpm,每次加工0.1mm,逐步完成要求设计深度的加工。
经分析,利用该设备及工艺加工气门座圈无裂纹产生而加工气门座孔表面出现裂纹的问题。主要受以下因素影响:一、气门座孔表面处理后硬度与气门座圈相同,但其化学成分和金相组织与气门座圈存在差异,引起局部导热率不同;二、采用如图3(阴影区为工件,上方为砂轮)所示刀具加工气门座孔时,冷却液冷却效率较低,导致磨削过程中局部积热严重。
以上两点说明了出现裂纹的主要原因,要解决问题就应该从问题出发确定解决措施。由于表面处理工艺已确定,所以气门座孔局部导热率是可观存在不能更改的因素。因此,制订改进措施应重点考虑刀具和冷却液。
4 改进磨削工艺及效果
考虑消除气门座孔磨损裂纹,可以采取以下措施:原砂轮与工件在工作过程中全接触,所以锥面不能得到及时冷却,工艺改进中,将砂轮变小(见图4,阴影区为工件,上方为砂轮),采用巡边加工的工艺方法,保证冷却液可以及时冷取工作面;换用高效冷却液(嘉士多冷却液)。
采用改进后的气门座孔磨削工艺后,经渗透探伤无表面裂纹(见图5)及三坐标检测尺寸满足设计要求。
5 结论
通过此次磨削工艺改进,解决了气门座孔生产过程中产生裂纹源的问题。保证了气缸盖使用可靠性,是新一代柴油机开发得以顺利进行。
参考文献
[1]卢震鸣D114曲轴圆角淬硬磨削工艺柴油机设计与制造2002(4)
[2]任志俊渗碳零件第2类磨削裂纹形成机理及控制冷热工艺2005(6)
[3]邓益中排气门小头端面磨削裂纹分析内燃机配件2002(3)
[4]颜骏柴油机凸轮轴质量问题及控制措施柴油机设计与制造2004(4)
磨削工艺论文 篇6
CBN磨削作为先进制造技术的关键技术之一, 在德国、美国、日本等工业化国家中已进入普及阶段, 在现代机械加工领域中发挥日益重要的作用。CBN磨削的复杂程度和技术水平远高于传统的磨削技术, 我国在磨削工艺密集、生产批量大的产品 (如汽车零件的磨削, 轴承的磨削等) 采用CBN砂轮磨削的技术研究较少, 工业化生产中应用的更少。本文结合国内的生产实际, 开展符合国情的国产陶瓷结合剂CBN砂轮磨削工艺的探索性试验研究, 提出适合国情的具体工艺指标, 为CBN砂轮磨削这一先进的磨削技术在广西汽车制造业中的推广应用提供具有借鉴意义的基础工艺参数。
(一) 陶瓷结合剂CBN砂轮径向磨损与磨削工艺参数关系的磨削试验
陶瓷CBN砂轮CBN砂轮磨削过程中, 由于磨削力、磨削热、CBN磨粒与工件的摩擦、金属切屑的粘附等多种因素的共同作用, 致使CBN砂轮产生径向磨损, 这不仅影响了磨制过程中的各种物理现象, 更直接影响已加工表面的加工精度和表面质量;因此, 立足于国内现实生产条件, 研究国产陶瓷CBN砂轮磨削中磨削工艺参数对砂轮磨损的影响是进一步揭示陶瓷CBN砂轮磨削机理、磨损特征、合理解释CBN砂轮磨削中的各种物理现象以及合理选择磨削用量的前提。基于该指导思想, 针对工业生产中常用的45钢进行了系列的磨削试验。
1. 磨削试验装置
(1) 磨削试验所用陶瓷CBN砂轮为郑州磨料磨具磨削研究所提供的国产砂轮。
(2) 砂轮径向磨损采用外径千分表进行测量, 取砂轮外圆磨削表面十个随机测量点的磨损数据的平均值作为砂轮本次磨削的径向磨损值。
(3) 磨削试验在广西大学机械工程学院磨削研究中心的高速磨削试验台上进行, 该试验台以MS1320高速外圆磨床作为平台, 并采用专用磨削液冷却循环装置。
2. 磨削试验条件
磨削方式:定进给量外圆切入磨;
工件材料:45淬硬钢 (HRC50~55) ;
工件尺寸/mm (外径×厚度) :φ120×8;
工件转速nw (r/min) :100;
陶瓷CBN砂轮:尺寸规格/mm (外径×宽度) —φ400×10;
粒度80/100;浓度125%;砂轮硬度P;
砂轮线速度Vs (m/s) :35, 50, 60;
砂轮进给速度Vf (μm/s) :10, 20, 25, 30, 35, 40, 45;
磨削液:100%煤油;供液流量 (L/min) —100。
3. 磨削试验过程与实验数据的测定
(1) 陶瓷CBN砂轮磨削前须经严格的动平衡, 然后用片状金刚石修整器仔细修整。
(2) 以Vf=4μm/s的砂轮进给速度进行一次预磨削, 磨除约6500mm3的金属对陶瓷CBN砂轮进行开刃。
(3) 经预磨削开刃后, 首先进行砂轮线速度Vs=35m/s的磨削实验, 砂轮以进给速度Vf=10μm/s进行磨削, 当达到一定的金属磨除量后, 停机测量CBN砂轮的径向磨损△rs (μm) , 观察磨削过程中的各种现象、砂轮工作表面的变化情况、工件的表面质量等。
(4) 接着CBN砂轮分别以Vf=20μm/s, 25μm/s的进给速度进行磨削, 重复Vf=10μm/s时的所有操作步骤。
(5) 陶瓷CBN砂轮经重新修整和开刃后, 以相同的操作步骤和实验过程分别进行砂轮线速度Vs=50m/s和Vs=60m/s的磨削实验。
采用这种循序渐进逐步增大砂轮进给速度 (Vf) 的单因素磨削试验方法的创新之处是: (1) 减少了陶瓷CBN砂轮的修整次数, 即减少CBN砂轮的修整损耗, 从而避免了价格昂贵的陶瓷CBN砂轮不必要的非工作损耗, 明显降低了试验成本。 (2) 在缺少国产陶瓷CBN砂轮磨削的具体试验数据和工业应用实例的约束下, 采用这种试验方法可以探索出国陶瓷CBN砂轮合理的磨削工艺参数和磨削承载能力, 可给出特定磨削条件下合理的磨削用量并对国产陶瓷CBN砂轮磨削的生产效率进行合理评估。
磨削试验所测定的试验数据列于表1中。
(二) 实验数据分析和陶瓷CBN砂轮磨拉特征探讨
综合分析磨削实验数据, 可以得出:
1.陶瓷CBN砂轮在定进给外圆切入磨削45淬硬钢工件的过程中, CBN砂轮的径向模棱 (△rs) 随着砂轮线速度 (Vs) 的提高而显著减小, 当砂轮进给速度Vs=20μm/s时, CBN砂轮在Vs=50m/s、60m/s的高速磨削条件下的径向磨损 (△rs) 分别为24μm和20μm, 分别是砂轮在Vs=35m/s的普通磨削速度下的径向磨损 (△rs) 49μm的48.98%和40.82%。
2.当砂轮线速度Vs=35m/s时, 随着Vf的增大, CBN砂轮的磨损量大幅增长的特征, 尤其当Vf由20μm/s增大到25μm/s时 (仅增加了5μm/s) , CBN砂轮的径向磨损由49μm急剧增大到116μm (剧增了67μm) , 此时CBN砂轮的工作表面已丧失切削能力, 被迫终止该轮次磨削试验。而当CBN砂轮以Vs=60m/s的高速磨削时, 随着Vf由10μm/s逐渐增大到40μm/s, CBN砂轮的径向磨损呈缓慢且均匀增大的特征, 其增加的幅度趋于一很小的稳定值 (2～3μm) 。
3.在各种磨削条件相匹的合理工况下, 陶瓷CBN砂轮磨削过程中存在砂轮稳定磨损阶段, 在稳定磨损阶段工作的陶瓷CBN砂轮呈现出以一极小增长率线性缓慢增大的磨损特征。
4.当CBN砂轮在高速磨削条件下 (本文试验背景下为Vs=60m/s) , 以Vf=40μm/s的进给速度磨削, 在磨除296923mm3的金属量时, CBN砂轮的径向磨损仅为22μm;而当Vs为普通砂轮线速度 (35m/s) 时, 只以Vf=10μm/s的进给速度磨削, 仅磨除52009m m3金属量, 其径向磨损已达21μm。这一试验结果显示, 在CBN砂轮径向磨损 (△rs) 基本相同的条件下, 提高CBN砂轮的线速度 (Vs) , 可显著提高砂轮的进给速度 (Vf) , 从而大幅提高CBN砂轮的磨削效率。
(三) 结论
1.在定进给量外圆切入磨削过程中, 随着砂轮线速度 (Vs) 的提高, 磨削条件得以改善, 使陶瓷CBN砂轮的进给速度 (Vf) 和磨削能力均得到提高, 而CBN砂轮的径向磨损 (△rs) 随之减少。
2.在定进给量外圆切入磨削过程中, 砂轮线速度 (Vs) 越高, 越有可能通过提高砂轮进给速度 (Vf) 来提高CBN砂轮的磨削效率。
3.随着砂轮线速度 (Vs) 提高到一临界值 (本文试验条件下为Vs=60m/s) , 磨削过程中CBN砂轮会出现稳定磨损阶段, 在该阶段工作的CBN砂轮的径向磨损 (△rs) 呈现极其缓慢且均匀增大的特征, 充分显示了国产陶瓷CBN砂轮极其优异的磨削性能, 完全能胜任国内生产实际的要求。
4.合理选择磨削用量对于保证加工质量和提高磨削效率十分重要, 在本文特定的试验条件下, 国产陶瓷CBN砂轮定进给外圆切入磨削45淬硬钢 (HRC50～55) 的推荐磨削用量为:
Vs=35m/s时, Vf=10～15μm/s;
Vs=50m/s时, Vf=20～30μm/s;
Vs=60m/s时, Vf=25～40μm/s;
摘要：通过一系列磨削试验, 研究了国产陶瓷结合剂CBN砂轮定进给量外圆切入磨削45淬硬钢 (HRC50～55) 过程中砂轮径向磨损的特征, 揭示了国产陶瓷结合剂CBN砂轮高速磨削工艺的特点和规律。试验结果表明, 采用国产陶瓷结合剂CBN砂轮高速磨削新工艺, 不仅可以保证加工质量和高的磨削效率, 而且还可以获得高的综合经济效益。
关键词：陶瓷结合剂,CBN砂轮,高速磨削工艺,砂轮径向磨损
参考文献
[1]叶伟昌.CBN砂轮的进展[J].新技术新工艺, 2000 (11) .
[2]庞子瑞, 等.基于超高速磨削的CBN砂轮轮特性选择[J].机械制造, 2007 (2) .
磨削工艺论文 篇7
1.1 滚动轴承的结构
滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体 (包括钢球、滚子、滚柱、滚针等) 及保持器等四个重要部分所组成。
近代的研究工作证实, 由于受到冷、热加工和润滑介质等因素的影响, 金属零件表面层的组织结构、物理、化学性质和机械性能等往往与其心部有很大的不同, 称为表面变质层。若变质层是由磨削加工引起的, 就称为磨削变质层。
1.2 滚动轴承的主要失效形式
滚动轴承的主要失效形式是疲劳和磨损, 而它们又总是发生在工作表面或表面层, 磨削加工是滚动轴承零件的主要工序, 有时甚至是最后工序, 试验表明, 磨削变质层对滚动轴承工作表面性能影响极大, 而且直接影响并决定轴承的使用寿命。其产生机理与磨削热传入工件表面造成的局部瞬时高温及磨削力有关。
2 轴承滚道磨削变质层
参照英国摩擦学会J·Halling提出的金属精密磨削表面结构模型及形成原因, 轴承磨削变质层可形成以下几种:
2.1 磨削热所形成的变质层
磨削热所形成的变质层, 即表面热损伤, 包括:
(1) 表面氧化层 (20-30nm) , 在磨削热的瞬时高温作用下, 刚的表面发生氧化作用产生的氧化层。
(2) 毕氏层 (-10nm) , 磨削区的瞬时高温使工作表面达到熔融状态时, 熔融金属分子流涂敷在基体上形成的组织层。
(3) 高温回火层 (10-100微米) , 磨削区的瞬时高温可使表面一定深度 (10-100微米) 内被加热到回火温度以上时, 该表层组织将发生相应温度的回火组织转变, 硬度随之降低。
(4) 次淬火层, 当磨削区的瞬时高温将工件表面加热到奥体化温度 (AC1) 以上时, 在随后的冷却中又重新淬火为马氏体组织, 时常伴有淬火裂纹, 其次表面必定是硬度极低的高温回火层。
(5) 磨削裂纹:工件表面因磨削或表层相变产生的内应力若大于该材料的强度而发生龟裂, 表现为细网状、放射状或与磨削方向垂直的细微裂纹。属宏观热损伤。
其中 (3) (4) 即通常所说的磨削烧伤或变质层, 属微观热损伤。小野浩二等在研究了磨削烧伤的发生条件之后, 提出磨削烧伤一般在以下条件下发生:
式中:Cb———由材料和砂轮种类决定的常数。
l———接触弧长;t———砂轮深切。
d———工件直径;D———砂轮直径。
V———砂轮速度。
公式说明砂轮速度和接触弧长的乘积达到一定值以上就发生磨削烧伤。砂轮粒度越细, 硬度越高, Cb常数就越小。所谓Cb值越小就是不发生烧伤的条件范围小, 容易烧伤。因此, 为防止磨削烧伤, 选择砂轮的粒度要适当的粗, 硬度要适当的低, 砂轮速度和接触弧长都不要过大。由工件材料决定的Cb值见下表:
轴承工件表面除上述变质层外, 还可能残留有因锻造和热处理等热加工形成的表面贫碳软化层。
磨削加工变质层中以磨削高温回火软化变质层为最常见, 其厚度随磨削加工条件而变化, 列表如下:
2.2 磨削力所造成的变质层
(1) 冷塑性变质层 (2) 热塑性变质层 (3) 加工硬化层。
造成磨削变质层的决定性影响因素是磨削工艺及其诸影响因素。本文的主要侧重点在于选择6206滚动轴承进行磨削工艺试验, 并通过比对分析, 剖析磨削工艺诸因素对轴承工作表面磨削变质层的影响, 优化磨削工艺, 减少或消除表面变质层。
3 磨削加工及其工艺因素
磨削加工是用高速回转的砂轮, 以微小的切削深度进行精加工的一种切削加工方法, 其最突出的特征是使用砂轮。砂轮是具有大量微细而形状不规则的磨粒切削刃的多刃工具。因此, 磨削作用可以看成是大量磨粒切削刃群的切削作用的聚集。磨削速度即砂轮的圆周速度非常大, 一般为切削速度的10-50倍。所以加工温度高, 加工面容易烧伤或产生磨削表面变质层。
3.1 磨削温度
磨削温度的影响因素主要有砂轮特性、砂轮速度、砂轮深度, 工件速度和工件材料特性等, 淬回火钢在磨削时, 在磨粒经过磨削区的一瞬间 (0.001s) 温度可升至1000°C以上, 加工表面就会引起种种热损伤, 其表面耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度等一系列表面特性都变差。尤其是淬回火后的GG15轴承零件, 由于材料强度高、韧性大、导热率又低、不易散热, 在工件磨削表面聚集的热量多, 使磨削温度升高, 更易于造成表面热损伤。
3.2 工艺因素
包括: (1) 磨削力 (2) 砂轮速度 (3) 工件速度 (4) 磨削宽度 (5) 砂轮切深。
这些因素将直接影响磨削能量、磨削温度, 进而影响工件的工作表面质量。
4 磨削工艺试验及其参数的选择
磨削工艺试验的目的在于探索各磨削工艺参数对磨削表面变质层的影响, 优化工艺条件, 达到尽可能减少甚至消除磨削表面变质层的目的, 但磨削工艺对轴承滚道磨削表面质量的影响因素是相当复杂的, 诸如砂轮的材质、粒度、硬度、切削性能, 冷却液的种类、冷却能力, 工件转速, 磨削进给速度以及砂轮的修整质量等都直接影响工件表面的磨削质量, 因此, 最佳磨削工艺参数的试验及选择是件复杂而细致的工作, 为此, 我们磨加工试验小组利用正交试验法进行了为期半年的试验工作, 试件选用量大面广的6206单列向心轴承内外圈, 试验后委托洛轴所对试件工作表面质量进行分析。
4.1 磨削工艺试验的参数选择
以控制磨削变质层为目的的磨削工艺试验, 其实质就是控制磨削加工过程中砂轮和工件的接触面温度。根据磨削理论分析和推算, 可以从砂轮、磨削液和工艺参数这三大因素的最佳选择来考虑。
4.1.1 砂轮的选择
砂轮的性能对于磨削效果有至关重要的影响。在实际磨削加工中, 首先要选择好砂轮。磨粒、粘结剂、气孔是砂轮构成的三要素, 它们的性质能使砂轮性能发生大幅度变化。尤其是砂轮的磨料、粒度、硬度、组织和粘结剂, 是关系到砂轮磨削性能的五大因素。
(1) 磨粒的种类和性质
在砂轮上, 磨粒起着形成切削刃切除材料的作用。对磨粒的要求主要是:
a硬度高, 容易切入工件材料;b有适当的破碎性, 能够滋生锋利的切削刃;c高温下的化学稳定性和耐磨性要好。
对于强度高、韧性好的轴承钢而言, 主要适于选用氧化物系或者碳化物系的立方碳化硅等磨料。详见表3。
(2) 砂轮的粒度和硬度
在论及公式 (1) 时已经谈到, 为防止淬火轴承钢磨削烧伤, 选择砂轮的粒度应适当的粗, 硬度要适当的低。这是因为磨削热与砂轮表面上磨料的集合形状、锐利程度和单位时间参加磨削的磨粒数有关。磨料太细, 磨削能力变差, 排屑不利, 磨削热增加, 易造成工件表面磨削变质层加厚, 热损伤增加。因此在保证几何精度和表面粗糙度要求的前提下, 宜选用粗粒度的磨料, 这样对表面层磨削质量有利。
轴承钢零件磨削加工在现行工艺条件下, 经常选用的砂轮硬度为ZR。
4.1.2 磨削液的选择
磨削过程中, 磨削液的主要作用是:
(1) 减少磨拉、粘合剂和切屑、加工表面之间的摩擦, 起润滑作用。
(2) 降低磨削温度及工作温度, 起直接冷却的作用。
(3) 排除切屑, 保护加工表面。
(4) 有工件防锈作用。
(5) 此外还有提高砂轮寿命和磨削效率, 降低功率消耗, 达到改善磨削质量等作用。因此要求磨削液有润滑性、冷却性、防锈性和浸透性润滑。可见磨削液的选择是很重要的。不同的磨削液, 其磨削效果差别很大, 选择适宜的磨削液可以提高生产率, 减少砂轮的消耗, 降低工件表面温升, 提高工件表面光洁度, 减少表面磨削变质层。
一般来说, 磨削液应以冷却为主, 并应大量使用。轴承生产中, 主要选用水溶性磨削液, 例如69-1乳化油, 加适量的添加剂。
4.1.3 磨削工艺参数的选择
正确的工艺参数选择应包括合理的进给曲线、电主轴功率、工件线速度和砂轮线速度等。
(1) 进给曲线
进给曲线对表面变质层影响很大。所谓合理的进给, 最主要的是合理控制粗磨、精磨、光磨之间余量分配和进给速度, 并应尽量缩短砂轮无进给时间、砂轮趋近工件时间, 减少空行程和提高有效磨削时间。
要合理地选择粗磨进给量, 使其产生的表面磨削变质层在精磨加工中能够去除。完全类似, 精磨进给量的选取也必须依其可能产生的磨削变质层能够在以后的光磨加工中被去除为好。
同时, 保证适当的光磨时间对保证轴承滚道表面精度、光洁度、波纹度和控制表面变质层都是有益的。
(2) 电主轴功率
合理的进给曲线必须有足够的砂轮驱动电动机功率做保证, 否则将造成大批工件表面严重的磨削烧伤。
此外, 机床的平稳性, 工艺系统的刚性、震动等对工件表面质量都有影响。
(3) 砂轮速度和工件速度
据Opity等人的试验结果, 随着磨削速度的提高, 磨削力减少, 加工面光洁程度提高, 无火花磨削时间缩短, 从而提高了磨削效率。但根据公式 (1) , 砂轮速度的提高必将造成磨削温度的增加, 砂轮速度和接触弧长的乘积达到一定值 (Cb) 以上就发生磨削烧伤。所以砂轮速度的提高对防止磨削表面变质层是不利的。
在高速的情况下, 适当提高工件转速以减少砂轮和工件的接触时间及接触区温度, 对改善表面磨削质量和提高精度是有利的。
4.2 磨削工艺试验
4.2.1 外套圈滚道的磨削 (内圆磨)
试验在3MZ 1410磨床上进行, 工艺方案确定采用切入磨, 粗精一遍磨削。
(1) 试验条件的选择:
a电主轴:采用洛阳轴承研究所产生的DZ36—30电主轴, 振动值小, 磨削精度较高。转速采用3万转/分, 磨削速度提高到55米/秒。
b无心夹具:前支承改为圆弧浮动支撑, 提高了沟磨的几何精度。
(2) 磨削工艺参数的选择:
根据6206轴承外套圈的现行生产工艺, 试验选定七个因素各三个水平进行正交试验 (见表4)
注: (1) 69-1防锈乳化油, 苏州特种油品厂生产。 (2) ZYSD为洛阳轴承研究所试制半透明化学合成磨削液。 (3) H-1高精度磨削液, 广州机床研究所研制, 常州曙光化工厂生产。
测试试样及其补充试样的选取和试验条件见表5和表6
4.2.2 内套圈滚道的磨削 (外圆磨)
工艺方案中确定内滚道仍用切入磨, 粗精一遍磨削。试验在3M137磨床上进行。该机床为精密内沟磨床, 工艺系统的刚性较差, 允许最大进给速度0.9mm/min, 对粗精一次磨削不完全适合。为提高磨削质量, 我们在机床上做了一些改进:
(1) 改进固定砂轮的法兰盘, 以便于进行整机平衡, 降低了因砂轮不平衡引起的振动。 (2) 改进无心夹具, 设计制造了圆弧整体支承, 减少了误差复映。 (3) 提高磨削速度。该机床砂轮转速为2100r/min, 磨削速度为33m/s。为提高磨削能力实现高磨速, 修改了皮带轮尺寸, 砂轮转速提高到3120r/min, 磨削速度为49m/s。
为选择好的磨削工艺参数, 选定以四个因素各四个水平进行正交试验。见表7
测试试样的选取及试验条件见表8。
为了排除热处理加热表面脱碳对试验套圈表面质量的影响, 磨削工艺试验用的轴承套圈一律采用真空淬火出来。淬火时在国产最新式的ZCL-75-13型连续式真空淬火炉中进行的, 淬火温度为840℃, 加热1.5小时, 国产ZZ-1真空淬火油中冷却。低温回火在160℃恒温油浴中加热保温2小时。淬回火后的试件, 按滚铬钢滚动轴承零件热处理质量标准 (JB1255-83) 检验, 各项质量指标 (包括显微组织、硬度及硬度均匀性等) 均符合标准的规定, 经表面显微硬度法和金相分析法测试, 其表面与心部硬度和组织均匀一致, 表面质量完全符合磨削工艺试验的要求。
5 试验套圈表面的磨削变质层分析———显微硬度分布曲线的测试
应用克努普氏显微硬度法, 选用200克负荷, 在M-Tertor型显微硬度计上测量磨削工艺试验的各组6206轴承套圈试件磨削表面的显微硬度分布曲线, 测试结果于图1、图2中。
从这些测试结果中显然可以看出:
(1) 在磨削工艺参数各因素中, 砂轮材质和制造质量对轴承滚道磨削表面质量的影响是显著的。这与磨削表面形貌分析结果完全吻合。在磨削工艺试验的各种材质砂轮中, 以洛阳轴承研究所研制的微晶刚玉砂轮磨削效果较好, 表面软化层深度均在40微米以下;而GB砂轮磨削的表面软化层深度在60微米左右。砂轮的粒度和硬度在试验选定的变化范围内影响不够明显。
(2) 在砂轮材质和质量相同的条件下, 粗磨进给量对磨削表面变质层的影响也是呈现出明显的规律性。随着粗磨进给量的增大, 其表面磨削变质层的厚度也在逐渐增大。在本试验选定的工艺条件下, 粗磨进给量为1.2mm/min时往往造成较大的硬度降和较深的磨削表面变质层。精磨进给量和无进给磨削时间在本试验中没有表现出明显的规律性。
(3) 综合分析试验结果可以看出:本试验选试的三种冷却液相比, H-1高精度磨削液的效果较好。H-1高精度磨削液的效果比69-1防锈乳化油高一倍。由此可知, 在轴承套圈生产中, 在保持现有生产效率的前提下, 提高冷却液的冷却效果是减少工件表面磨削变质层的有效途径, 也易于为生产单位所接受。
(4) 外套圈滚道表面的硬度降普遍比内套滚道严重得多。这说明在轴承套圈滚道磨削加工过程中, 内圆磨削加工对滚道表面变质层的影响远较外圆磨削加工大得多。内圆磨削的砂轮直径小, 接触弧线厂、散热慢、冷却条件差, 更易于造成磨削表面的局部瞬时高温和高温回火表面变质层。另外, 选取各组不同磨削工艺的试件, 进行滚道表面形貌分析及金相分析, 得出了一些与上述分析较一致的结果
6 影响磨削变质层的工艺因素讨论
6206单列向心球轴承内外套圈工作表面的磨削工艺试验, 仅为一例, 但其试验方法、参数选择、测试手段、测试结果与国内外不同类型轴承的试验结果具有较好的一致性, 因此该试验对我单位尺寸接近的其他型号轴承的磨加工艺工具有指导作用。
6.1 影响磨削表面质量的主要工艺因素
分析结果表明, 在向心球轴承滚道磨削工艺诸影响因素中, 砂轮材质、磨削进给量和冷却液的性能是影响轴承套圈沟道表面磨削质量的主要工艺因素。例如在向心球轴承试验所选用的三种材质的砂轮中, 以微晶刚玉砂轮 (GW100ZR1) 的磨削效果最好;在冷却液的选择上, 以H-1高精度磨削液的效果最好;在磨削进给量试验中, 粗
磨进给量的影响最突出, 宜选用较小的粗磨进给量 (0.8mm/min) 。这些试验分析结果可以说是滚道轴承套圈滚道表面磨削加工中带有共性的问题。
6.2 主要因素的转换
试验中还发现, 影响滚道磨削表面质量的主要因素在一定条件下是可以转换的。例如:砂轮的修整在一般情况下是作为稳定因素来考虑的, 但当修整砂轮的金刚石磨损严重时, 必须把砂轮修整情况的变化列为可变化的影响因素之一予以考虑。因为砂轮修整质量的下降会造成工件表面的磨削烧伤。
7 结束语
试验表明, 从现有的试验和生产条件出发, 采取通过试验优化现行磨削工艺, 可以减小磨削表面变质层, 提高磨削表面质量, 进而提高轴承使用寿命, 这种措施不需要增加新的精密磨床, 因而投资少且收益显著, 在生产上因为选用优质GW100ZR1砂轮及H-1高密度磨削液, 生产效率并未降低, 不仅轴承工作表面质量得到提高, 同时降低了噪声, 精度可达Z1组, 使配套主机的噪声下降3—5d B, 受到了用户的好评, 年销量增加30万套, 年增利润30万元以上。
此项工艺试验结果在我厂的推广实施, 不仅提高产品质量, 同时激发了全厂职工的质量改进积极性。产品质量不仅关乎企业的经济效益, 更关系整个社会效益。
摘要：影响滚道轴承精度、使用寿命的因素有很多, 而轴承工作表面的几何粒度、组织结构对其影响至关重要。作为轴承生产的最后环节——磨加工, 其工艺参数直接决定着轴承工作表面的质量, 不恰当的工艺参数会导致严重的工作表面变质层及其它缺陷。基于上述认识, 本文在选定的6206内外套圈沟道 (工作面) 进行磨削工艺试验与分析, 以期得到理想的砂轮 (材质、硬度、粒度) 、加工方法、冷却液、磨削进给量等工艺参数, 最终减少或避免轴承工作表面的磨削变质层。
关键词：滚动轴承,磨削工艺,失效形式
参考文献
[1]小野浩二等.《理论切削工学》现代工学社出版.
磨削工艺论文 篇8
关键词：螺纹磨削,变距,螺距,R参数,SIEMENS 840D sl,工艺分析
1 螺纹磨削加工现状分析
本文所提及的螺纹是滚珠丝杠副的丝杠、螺母的螺纹。滚珠丝杠副属精密零部件, 大多数情况下都要经过磨削加工。螺纹加工在国内采用单配方式加工, 也就是说, 不同滚珠丝杠副之间的丝杆、螺母互换性极低;所以在滚珠丝杠副装配过程中, 即便对滚珠进行分级, 修配丝杠或螺母也是比较常见的事情, 而且可能在修配过程中导致配件报废, 从而提高生产成本, 导致滚珠丝杠副供货周期长, 价格偏高。
评价滚珠丝杠滚道螺纹质量主要有如下3个硬性指标:法向截形、螺纹滚道中径和螺距, 其中法向滚道截形与成形磨削砂轮的轴向截形有关;中径也决定于加工精度, 在此都不作研究分析。
滚珠丝杠滚道螺纹加工示意图如图1所示。螺纹加工设备精度如果足够高的话, 滚道螺距P (图1所示) 在加工过程中变化是很小的, 实际上国产设备加工的丝杆副精度并不是很高, 所以品质上不去, 达不到欧、美出口要求, 因此必须购买国外同类设备;而国外进口设备价格偏高, 中、小型企业负担不起, 所以必须找到一种折中的、较为经济的方式, 即利用国产档次相对较高的设备, 在不改变硬件的前提下, 通过改变加工工艺, 即对螺纹进行变距加工, 来生产高精度丝杆副产品。下面根据螺纹变距加工工艺并基于Siemens 840 D sl编制相应的R参数程序。
2 螺纹变距加工工艺分析流程图 (如图2)
3 程序流程图 (如图3)
4 示例程序及注释
下面以精磨子程序为例进行说明:
5 结语