磨削工艺的分析与研究

磨削工艺的分析与研究

随着科学技术的发展，对机械零件的精度和表面质量的要求越来越高。为了确保模型的要求，将研磨作为最终过程。在外圆磨床或端面外圆磨床上,磨削端面会出现内凸或内凹的现象,而在一般情况下,适量的内凹是允许或被要求的,内凸则是不允许出现的国内外学者对零件的磨削进行了多方面的研究,包括研究了磨削产生的残余应力、表面粗糙度和磨削的表面完整性,得到了采用较小的进给量和切削深度,可以使表面粗糙度、残余应力和加工硬化减小的结论,但是针对零件端面磨削却鲜有研究;因此,本文运用切削试验的方法,对某一加工产品在不同工况切削试验中的切削参数和砂轮架角度进行了对比分析,通过合理选择和优化,得到的数据可为工程中零件端面磨削工艺的选择提供参考和依据。1氮级高效磨削加工随着航空发动机技术的不断更新和提升,对零件的要求也越来越高,齿轮类零件作为传递运动和动力的机械元件,支承转动零件并与之一起回转,以传递运动、转矩或弯矩,在整个传动系统中占据着重要位置。磨削加工常作为产品的最终加工工序,其加工效果的好坏直接影响到成品的质量、生产效率和加工成本等。38CrMoAlA是一种高级氮化钢,主要用于具有高耐磨性、高疲劳强度和热处理后尺寸精确的氮化零件,或各种受冲击载荷不大而耐磨性高的氮化零件。本文所要加工的零件如图1所示,材料为38CrMoAlA,已进行了氮化热处理,氮化层厚度为0.35~0.5mm,氮化后表面硬度为58~65HRC,中心硬度为38~42HRC,氮化热处理前以零件中心孔定位已对零件进行了磨削加工,氮化后进行精磨削加工,磨削余量为0.05~0.08mm,最终应保证图样要求。2外圆磨削加工的原理在外圆磨削过程中,工件安装在2个顶尖的中心之间,砂轮旋转是引起切削旋转的主要原因端面外圆磨床是外圆磨床的一种,它与普通外圆磨床在机械结构上的最大区别是端面外圆磨床砂轮架与工作台导轨构成一定的角度,其作用是在磨削工件端面时,砂轮主轴系统能够受力3内凹端面的磨削在外圆磨床上进行端面的磨削一般采用纵磨法,即磨削时,砂轮的高速旋转为主运动,工件的旋转运动、工作台的往复纵向运动和砂轮的横向周期性间歇进给为进给运动,每次纵向走一定的磨削量用于磨削端面后,砂轮作一次横向进给,外圆上的磨削余量经多次横向进给后被磨去。在外圆磨床上,当砂轮的旋转轴线与工件的旋转轴线为水平相交状态时,会磨出内凹端面,在加工时会出现3种情况:1)工件的旋转轴线逆时针偏转一定的角度(见图4a),砂轮保持水平;2)砂轮架顺时针偏转一定的角度(见图4b),工件保持水平;3)二者同时偏转一定的角度(见图4c)。3.1工件表面微织构与工件外转方式的垂直度为了保证设计图样的内凹要求,当工件的旋转轴线逆时针偏转一定的角度(见图5a),砂轮保持水平时,应将砂轮端面修整至碗状,零件通过两端中心孔安装在2个顶尖的中心之间,工件端面内缘的任意一点a与砂轮接触时,由于工件的旋转轴线相对砂轮轴线存在偏转角度α,所以工件外缘任意一点b旋转时相对于砂轮有轴向偏移,外缘b点运动至b′点时离砂轮最近(见图5b),偏移了距离L,但仍与砂轮有长度L3.2转动架的顺时针倾斜为了保证设计图样的内凹要求,砂轮架顺时针偏转一定的角度(见图6a),工件保持水平,砂轮无须将砂轮端面修整至碗状3.3转一定角度下磨削内凹面综合上述2种情况,可在砂轮架与工件同时偏转一定角度时磨削内凹面,但是以砂轮架与工件同时偏转的方法磨削内凹面,机床调整找正困难,使用不方便,在生产现场很少应用。4外圆磨削表面可能产生内凹外凸端面外圆磨床结构本身就是砂轮轴心线与工作台成一斜角,修整砂轮与图6a所示形式相同后,磨削端面时,采用纵磨法和斜向切入法都可进行内凹端面的磨削。磨削与图6所示原理相同,所以磨削出的也是内凹面;但是使用该种方法需要进行大量的修砂工作,磨削的过程中,砂轮磨损快,需多次重复对刀,不适合高精度或批量生产对于端面外圆磨床,实际加工中往往将砂轮修整出一个小端面(见图7b),小端面的宽度B为1~2mm,这个小端面水平方向上的磨削母线与工件旋转轴线垂直时,磨出的端面是平面,不会产生内凹,这是因为虽然砂轮磨削面上任意点从工件端面外缘线位置运动到水平位置的过程中会使工件端面产生内凹外凸;但是随着工件的旋转,这些外凸点运动到水平位置上时又都被磨削母线上的砂轮点所磨去,磨削面的凹凸是由砂轮端面水平磨削母线相对与工件旋转轴的偏转角度所决定的,水平磨削母线与工件旋转轴线垂直,磨削出的平面就是垂直于工件旋转轴线的平面5多次调整机床综上所述,可以得出如下结论。1)在外圆磨床上采用纵磨法磨削端面时,将工件的旋转轴线逆时针偏转一定的角度,将砂轮修成碗状,可磨削出内凹端面。应按测量结果多次调整机床,其操作容易,磨削花纹为网纹状,该种方法应用较为广泛。2)在外圆磨床上采用纵磨法磨削端面时,将砂轮架顺时针偏转一定角度,可磨削出内凹端面;但有些设备不支持此种功能,并且操作困难。3)在外圆磨床上采用纵磨法磨削端面