專用刀架磨削加工技術

中國工程物理研究院 (四川江油 621900)董華超

我車間承擔了某設備部件刀架 (見圖1)的加工任務，該零件總長700 mm，橫截面46 mm×43 mm。橫截面由相互平行和垂直的平面、斜面及圓弧所組成。在軸線方向上的6個橫截面各有一定數量的孔、槽，型面復雜，精度要求高，加工難度大。針對該零件的工藝特點，經過多次試驗，設計出一條切實可行的工藝路線，提高了生產效率，很好地完成了加工任務。

圖1

1.專用刀架加工工藝分析

圖2 專用刀架形狀示意圖

專用刀架如圖2所示，刀架材料為1Cr17Ni2，該材料屬于馬氏體耐熱鋼，其加工工藝性較差，整個零件各型面和各孔系相互關聯，形成了較高的尺寸精度、形狀精度和位置精度要求。同時刀架屬細長類零件，型面復雜，找正裝夾難度大，因此要選擇合理的加工順序、裝夾方式，減少裝夾定位次數，減少工件變形，以確保加工質量。加工工藝路線如下:

下料→刨方及臺階→時效處理→粗磨型面→數銑孔槽斜面及螺紋孔→刨圓弧→數銑外型面→精磨→鉗工攻絲。

2.磨削加工路線和改進措施

根據磨削工藝，確定使用MM7132A平面磨床，選擇粒度46#、硬度K、組織6～8號、陶瓷結合劑的WA砂輪來磨削各面。

(1)粗磨型面:工件經過上道工序刨成方臺階，加工長度方向有0.12 mm的彎曲變形，如果將工件直接吸到電磁吸盤上加工，在吸緊力的作用下，工件因彈性變形而被吸平，加工后松開吸力將恢復彎曲變形狀態，工件的平面度、平行度將被破壞。為防止這種情況發生，采取的措施是在吸緊工件之前用塞尺測量工件底面與吸盤之間的間隙，在縫隙處塞入相應厚度的銅皮后再吸緊工件，然后以磨好的上表面做基準加工下表面，這樣不會使工件產生彈性變形，保證了工件的精度。然后以這兩面為基面裝夾在精密虎鉗上磨削另外幾面，保證平面度、平行度及垂直度在0.02 mm以內，留精磨余量0.3 mm。

(2)精磨型面:①磨基準面A的改進措施。工件經過銑削，整個型面有一定彎曲變形，由于工件寬度基準面太小，無法裝夾在虎鉗上，經過分析采取活動鉗口夾C面，固定鉗口夾R40 mm相接的平面，制作3塊等高墊鐵，使A面高出鉗口0.5 mm左右。②磨基準B的改進措施。吸A面縱向找正在0.05 mm磨階臺，用深度千分尺測量太過煩瑣，制作了與臺階上公差相同的量塊，當砂輪磨到量塊即到公差，這樣節約了測量時間，大大提高了效率。③磨刀架刃口方法。開始采用砂輪側面直接磨工件，因為工件長度長，接觸面大，工件燒傷嚴重，并產生變形，無法滿足平面度、表面粗糙度和垂直度要求。工件刃口寬度1 mm，裝夾面太小，無法裝夾在虎鉗上。經過多次分析試驗，制作了2個定位裝夾工裝如圖3所示，銷子上套橡皮管插入刀架腰形孔并與臺階端面貼合，銷子外圓與腰型孔外圓緊配合，夾緊工裝一頭與活動鉗口接觸，使工件大面與固定鉗口貼合，兩頭用等高墊鐵支撐。

3.磨削中需要注意的問題

圖3 刀架精磨裝夾示意圖

(1)不銹鋼的韌性大，熱強度高，導熱系數小，磨削時的熱量不易導出，工件表面易產生燒傷、退火等現象，導致磨削表面產生加工硬化，造成變形，其尺寸難以控制。而砂輪磨粒的切削刃具有較大的負前角，磨削過程中磨屑不容易被切離，切削阻力大，擠壓、摩擦劇烈。單位面積磨削力很大，磨削溫度可達1000～1500℃。同時，在高溫高壓的作用下，磨屑易粘附在砂輪上，填滿磨粒間的空隙，使磨粒失去切削作用。應及時修整砂輪，粗磨時砂輪要修整粗一些，精磨時砂輪要始終保持鋒利，以免過熱燒傷。修整后的砂輪兩側轉角處不允許有毛刺存在。

(2)磨削過程中必須充分冷卻，以帶走大量的磨削熱和進行沖刷，防止砂輪堵塞和工件表面燒傷。冷卻液必須清潔，不能混入磨屑或砂粒，以免將工件拉毛。磨削不銹鋼的磨削液一般選用冷卻性能較好的乳化液，或用含有極壓添加劑且表面張力小的磨削液。流量為20～40 L/min，砂輪直徑大時流量為80 L/min。

(3)工件是細長類零件，剛性差，磨削中容易產生振動讓刀現象，因此要增加輔助支撐來增加工件的剛性。

(4)縱向進給速度在10～25 m/min，選擇粗磨取大值，精磨取小值，夾緊力不能太大，吃刀量在0.01 mm比較合適。

4.結語

經過實踐證明，在細長工件的加工過程中，通過上述改進方案解決了工件燒傷、變形以及無法裝夾、不便于測量等難題，提高了生產效率，保證了工件質量。