用M131W普通外圆磨床加工超精度和低粗糙度零件的研究

黄有华，吴世友

（江西机电职业技术学院，江西 南昌 330013）

在大型工程机械制造厂磨削表面粗糙度Ra0.02～0.04μm、精度h4～h5的轴颈时，都是在昂贵的高精度磨床上进行。但一般工程机械制造厂却没有高精度磨床，要磨削出这样的低的表面粗糙度，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大量试验，并对其进行必要的检测、刮研和调整，通过修整和精细的平衡砂轮，在磨粒上修整出更多的等高微刃，就完全可以实现超高精度、低粗糙度的磨削，能有效地磨削出精度h4～h6，粗糙度Ra0.02～0.04μm的零件。该法简单，方便易行，效果颇佳。

1 超精磨削机理

超精磨削是靠砂轮工作面上可以修整出大量等高的磨粒微刃这一特性而得以进行的。这些等高微刃能从工作表面上切除微薄的、尚具有一些微量缺陷以及微量形状和尺寸误差的余量。因此，大量运用这些等微刃具，如果磨削用量适当，在加工面上有可能留下大量的极微细的切削痕迹，所以可得到很低的表面粗糙度。此外，还由于在无火花光磨阶段，仍有很明来的磨擦、滑挤、抛光和压光等作用，故使加工获得的表面粗糙度进一步降低。

2 对M131W普通外圆磨床检修

为了在M131W普通外圆磨床上磨削出粗糙度Ra0.02～0.04μm的工件，应对M131W普通外圆磨床进行如下项目检测，不符合精度要求的，则要进行刮研检修。

2.1 检修机床导轨

（1）检测和刮研床身V形导轨：在垂直平面内的不直度，在1m长度上，不得超过0.01mm；在水平面内的不直度，在1m长度上，不得超过0.01mm；与滑鞍座导轨的不垂直度，在250mm长度上，不得超过0.02mm；接触点要求 12～14点（25×25）mm。

（2）检测和刮研床身平面导轨：V形导轨的不平等度，在1m长度上，不得超过0.02mm；在垂直平面内的不直度，在1m长度上，法得超过0.01mm；接触斑点要求 12～14点（25×25）mm。

2.2 检修滑鞍座导轨

（1）检测和刮研滑鞍座V形导轨；在垂直平面内的不直度，全部长度上不得超过0.01mm；接触斑点要求 10～12点（25×25）mm。

（2）检测和刮研滑板鞍座平导轨：V形导轨的不平行度，在全部长度上不得超过0.02/1000mm；接触斑点要求 10～12点（25×25）mm。

2.3 调整砂轮主轴与轴瓦的间隙

在砂轮主轴轴径上涂色与轴瓦转研，用刮刀刮研轴瓦表面，接触斑点应达到点12～14点（25×25）mm，此后进行安装调整，将砂轮主轴与轴瓦的间隙调整到0.0025～0.005mm。这样，可以克服在磨削中工件中出现棱圆的弊病。

2.4 平衡砂轮主轴电机与砂轮

由于砂轮主轴电机的振动对工件表面粗糙度的影响很大，所以砂轮主轴电机需要经过平衡，砂轮应进行两次平衡；用金刚石笔修整砂轮后进行一次粗平衡，再用油石或粗车后的砂轮经细密的修整后再做一次精平衡。

3 精、细两次修整砂轮

为使磨削出的工件能达到表面粗糙度Ra0.02～0.04μm，采用下述两种方法之工进行精，细两次修整砂轮。

3.1 用金钢石笔精修砂轮

用金钢石笔精修砂轮，可以满足磨削后工件表面粗糙达到 Ra0.4～0.8μm的要求，但要磨削出Ra0.02～0.2μm就非常困难。但是，如果用金刚石笔精修后，再用精车后的砂轮细修砂轮，则完全可以达到这种要求。细修时可采用TL60#ZR1—ZR2的砂轮，直径φ100mm左右。先将砂轮夹紧在一根心轴上，再在精密车床上精车外圆，以消除偏摆。之后在磨床上进行细修砂轮，即用砂轮精磨加工用砂轮。修整砂轮时靠头架带着转动，其转速要低，转速为80～100r/min，进给时要小，往复一次进给量为0.002mm，工作台往复运动速度低于0.3m/min，需经多次往复修整。修整砂轮和被修整砂轮旋转方向相同，即两者接触点的线速度方向相反。冷却液要充分，以便把浮动的砂粒冲掉，防止磨削过程中有浮砂拉毛工件表面。砂轮经过精、细两次修整后，在砂轮的磨粒上可修整出更多的等高微刃，砂轮修整完毕后，再用毛刷去掉被修整砂轮表面的砂粒。磨削前，对冷却液要进行严格的过滤。磨削时，冷却液要充分，防止烧伤工件表面。

3.2 用金钢石笔精修，再用油石细修

先用锐利的单颗粒金刚石笔精修，大砂轮磨粒上可修出较多的等高微刃，再用油石（或砂条）进行细修，即在精修的基础上，在砂轮磨粒上修整出更多的等高微刃。

用金刚石笔精修时，砂轮修整器的安装要正确。但进给量每次不得大于0.005mm，纵向进给量建议用最低值。在修整砂轮过程中，要注意听声音，以听到均匀的沙沙声为最佳。若听到忽高忽低、渐高渐低、甚至发出嘟嘟的不正常的响声时，就应该检查工作台是否爬行，冷却液是否充裕，金刚石笔是否锋利。经过金刚石笔精修后，再用油石进行细修。油石要在磨床上用砂轮磨平。细修时，油石必须与砂轮圆周表面平等，轻微接触，缓慢地纵向移动2～3次即可。经过精、细修整后，可用手指顺着砂轮的旋转方向，轻轻地靠近砂轮工作表面，并作纵向移动，此时若有平整光滑感如接触镜面似的感觉即可；若有磨粒刺手的感觉时，可用剪去2/3刷毛的漆刷轻轻刷去砂轮表面的浮屑。

4 磨削用量

用M131W型普通磨床进行超精度磨削时,保证有效地达到表面粗糙度Ra0.02～0.04μm，经验磨削用量如下：

工作线速度：4～10 m/min

磨削时工作台纵向进给速度：50～100(mm/min)

磨削深度：0.0025～0.005(mm)

磨削时横向进给次数：1～2次

无火花光磨时工作台往复次数：4～6次

半径上的磨削余量：0.003～0.006(mm)

5 磨削注意事项及可能出现的问题

5.1 磨削时要注意砂轮与工件的接触情况

当工件表面接触砂轮时,可听到咝咝的连续声,同时可见微弱的火花,此时即可加大冷却液的量,冷却液的浓度比普通磨削用的皂化液浓度稍高,但要求过滤清洁,而后进行进给。每次进给量为每双行程0.005mm，磨削到最后，直至无火花为止。此时将横向进给手轮向进给方向按住，使砂轮微微向工件靠近，但不作进给，即等于对工件进行一次抛光，这样才保证了工件表面粗糙度可达Ra0.02μm。

5.2 防止工件膨胀

在夏季磨削时，机床照明灯不能靠近工件，以防止灯炮散热致使工件膨胀而影响磨削质量。

5.3 工件表面拉毛

这是冷却液不干净或砂轮表面有浮砂造成的，要严格过滤冷却液或将浮砂刷掉。

5.5 工件表面有局部烧伤

这是由于冷却液供应不充分，进给量过大，或砂轮磨钝所致。

5.5 工件表面局部有波纹

加工完毕，工件表面绝大部分很好，但局部有微细的波纹。这可能是主轴松动、电机振动或其它原因造成的，需根据具体情况，采取相应措施加以解决。

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