基于车床的“磨削”加工工艺

王明辉

(陕西烽火电子股份有限公司，陕西 宝鸡721006)

1 试件的基本结构与分析

公司某轴承钢（GCr15SiMn）材质的齿圈零件，其圆周上需加工一处R2.06+0.020弧形环槽。此槽形位精度要求较高，且表面粗糙度需达到Ra0.16μm以上（旧标准▽10）。零件的基本结构、尺寸如图1所示。

图1 零件结构、尺寸示意图

根据该零件材料的力学性能、切削性能特点及其形状尺寸、结构特点、精度和表面粗糙度，弧形环槽相关的正常加工工序过程，应当是先分别粗、精车，然后利用工装，磨削端面和圆弧部分。

由于工厂无适合的磨削设备，且无以车代磨的高端数控车床，为了在现有条件下加工出符合图纸要求的零件，必须寻求一种新型加工方式。

2 车床上“磨削”加工方法的确定

车削、磨削以及先车后磨的加工工艺在机械制造行业中应用广泛。结合车削、磨削的工作原理，经过分析、验证，最终得到“在车床上进行‘磨削’”的加工工艺方法。其原理示意图如图2所示。

图2 在车床上进行“磨削”的原理示意图

该方法的实质是在车床上，以高速运转的砂轮代替车刀进行磨（车）削。对刀后，确定切削参数后并反复检测、修订切削用量，最终即可磨（车）出符合图纸要求的形状，如此例中弧形环槽。

该方法需给砂轮配上动力，即合适功率的电动机（配以砂轮轴、带开/关的电机座等附件）。将砂轮装配在砂轮轴上，砂轮轴（装在电机座上）通过三角带与电机连接；将电机装在车床中拖板上，调整至合适高度，使得砂轮轴和车床主轴同心。加工时，依次开动机床电源和砂轮电源，车床主轴带动零件自转，辅助砂轮轴高速反转（同机床主轴旋转方向比），人工驱动中拖板带动砂轮，从而实现磨（车）削加工。

3 车床“磨削”切削条件的选择

因为此试件材料为GCr15SiMn轴承钢，故选择粒度介于60～W50、硬度为K（ZR1），以单晶刚玉为磨料、以V（A）为结合剂的砂轮。因为所加工面为外环弧面，故优选带弧面的碟形砂轮用于精磨。

该切削加工的本质是磨削，故在选择切削用量时，应选取较高的切削速度进行纵磨。在此，砂轮速度v应介于17m/s～35m/s，工件速度vw应介于10～15m/min，背吃刀量ap应≤0.005mm，精磨时磨削进刀两次以上。

在切屑流的强烈摩擦和热冲击下，砂轮表面易磨损，切削能力下降。因此必须在切削过程中使用冷却液，并适时候修整、更换旧砂轮，使用切削能力好的新砂轮。

对于不同材质的零件，在车床上“磨削”时，应选取合适的、不同材质的砂轮、不同的切削参数和切削条件。

4 结语

通过以上手段试验、加工，最终实现了在车床上的“磨削”，加工出了基本符合图纸要求的零件。

对于无外圆磨床的用户，加工表面粗糙度要求较高的轴类零件时，在车床上“磨削”为其提供了一种可轻松应用推广的有效方法。此方法使用最普通、最普遍的机床，辅助较简单的工具，实现了较高要求零件的加工，其成本不高，操作简单，可普遍推广应用。

[1]孟少农主编.机械加工工艺手册(第1、2、3卷)[M].北京：机械工业出版社，1992.