以粘代吸的磨削新工藝

■濟寧市技師學院 （山東 272000） 孟慶站

以粘代吸的磨削新工藝

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摘要：本文介紹一種磨削加工中的裝夾方法，是主要針對平面磨床電磁吸盤上磁后容易使薄壁工件發生變形而想出的一種解決方法。利用有機硅膠粘接工件的辦法，消除工件在裝夾定位過程中電磁力對工件形狀的影響，在保證安全可靠加工的同時，也能很好地保證零件的加工精度。

1. 零件結構

隨著現代工業的迅猛發展，越來越多的高尖端產品需要得到推廣和應用，而由于對零件的精度要求較高，因此給生產制造帶來了一定的挑戰。雖然現在高精密機床已經普及，但仍有一部分產品的質量得不到保證。在機械加工過程中，往往有很多因素影響工件的最終加工質量，薄板工件的彎曲變形就是其中之一，這在磨削加工中體現得較為明顯。如何使工件的加工達到質量要求，如何減少各種變形因素對加工精度的影響，就成為加工前必須考慮的問題。

如圖1所示是我廠接到的兩件檢具的零件圖。零件主要形狀尺寸為1 200mm×300mm×15mm，厚度僅為2 0 m m，長度達1 200mm，是典型的薄板零件。前期工序已基本完成，只剩下在MM7150A（精密臥軸矩臺平面磨床）上磨兩面，需要保證兩大面平行度0.04mm、平面度0.035mm。

2. 加工中存在的問題

該零件加工中存在的主要問題有：①由于工件的彎曲變形較大，在加工過程中，工件彎曲部分受工作臺磁力的影響，發生變形后貼緊工作臺面，磨好一個面后，去磁后又回彈為原狀，就像彈簧一樣，一受力就發生變形，所以用普通方法加工難度較大，難以保證精度。②磨削薄板零件一直是磨削加工中比較棘手的問題，而且中間挖空后更易發生變形。③薄板零件在磨削過程中，容易受到砂粒切削力的影響，發生局部過熱而變形翹起，從而產生過磨和過燒現象，甚至由于磨削量過大還會發生撞碎砂輪等事故。

圖1　零件圖

3. 造成變形的原因分析

（1）磨削前：由于工件厚度比較薄，在磨削前沒有經過任何熱處理，以及可能在前期加工或搬運過程中存在磕碰，導致工件存在嚴重的彎曲變形。

（2）磨削中：工件受吸緊力的影響發生變形，以及在磨削過程中砂輪與工件之間產生的磨削熱過高而導致再次變形。

（3）磨削后：隨著時間的變化，工件內部的殘余應力會使工件再次發生變形。

4. 傳統加工方法

傳統加工方法為減小變形而采取的措施有：①首先采用人工校正，即固定一端，在另一端施加壓力，使其發生變形后回彈為理想的平面，這樣可以大致減小變形量。②然后上磨床先見光一個面，再以該面為基準磨另一面，在吸緊工件的同時，在工作臺面上墊上厚度與變形量相同的銅皮，以阻止變形。③盡量減少磨削吃刀量，每次進給量只

有0.005～0.01mm，從而達到減少磨削熱的目的。④在以上基礎上，根據經驗，需要翻多次面反復進行磨削，逐步消除裝夾變形的影響，以達到理想的精度。

5. 傳統加工方法效果分析

人工校正顯然能夠起到一定的校正變形的效果，但只是減小了變形量，無法完全消除變形。同樣，墊銅片后也需要電磁盤吸緊，銅片的厚度如果不能完全等于變形間隙，吸緊后還會產生變形。采用減少磨削用量和頻繁換面磨削的方法（一般換面次數至少需要6次甚至更多次），這樣加工效率實在太低，而且最后的平面質量很大程度上依靠操作工人的技能和經驗，產品質量的一致性較差。

6. 解決方案

針對以上情況，在這里介紹一種以粘代吸的新工藝，用來克服工件在吸緊定位時產生的變形。本例中，零件是受外力作用而產生變形，但由于種種原因造成零件的強度、剛度與穩定性都較差，但是已經加工到最后精加工階段，不可更改，也無法對設計和工藝進行優化處理了。只有從引起變形作用的外力上考慮。假設工件是在自然狀態下進行磨削加工的，問題就迎刃而解了。那么，如何保證工件在裝夾和加工過程中保持原有狀態，不產生變形呢？我們采用一種室溫硫化硅橡膠RTV加熱后粘接工件與磁臺的辦法。使用一種綜合性能優異的合成橡膠棒，其耐高低溫度使用范圍為-60～250℃，可在此狀態下長期工作，有較強的吸附及粘接能力，導熱性能良好，而且工作完后的拆除也比較方便，不會破壞工件及工作臺的表面質量（見圖2）。

具體操作過程為：先把工件放在磁臺上處于最自然的狀態，不受任何的外力作用，然后用“博世18E”硅膠槍加熱硅膠到液態后均勻地點粘在工件的周邊和所有可能發生向下方變形的區域，這樣便完成了工件的裝夾定位工作，目的是避免電磁吸盤向下方的吸力而帶來的零件的彎曲變形。當然，單位長度硅膠的粘緊力顯然沒有電磁盤磁力那么強，但對于精磨的磨削力來說，影響不大。如果要保證能夠更加安全地磨削，可以增大粘接長度和面積來獲取更大的粘接力。

圖2　工件與磁臺的粘接效果

7. 加工參數優化

在磨削過程（見圖3）中，還必須對磨削的加工參數進行優化：①加大切削液的流速、流量以降低磨削熱。②降低磁臺導軌的運行速度，達到減小磨削力的目的，從而降低磨削熱。③把砂輪修磨為臺階狀，使其與工件的磨削接觸面變窄，約為原砂輪寬度的1/3～1/2，以降低磨削阻力，降低磨削熱。

圖3　磨削加工過程

8. 加工效果

采用新工藝方法加工后，經過三坐標檢測（見圖4），兩面的平面度均在0.02mm，平行度為0.03mm，完全滿足圖樣的加工精度要求。并且還大大降低了生產周期，節省了一定的工時成本。該方法純屬工作中的大膽創新，技術含量一般，相對于一般的裝夾方法如電磁盤吸、虎鉗裝夾來說，有比較取巧的地方，而且跟其他方法相比還比較先進，實用性也較強。因此，該方法完全適合在磨削易變形零件中推廣應用。目前，該方法已經在新產品試制過程中得到廣泛的應用。

圖4　三坐標檢測

專家點評

本文介紹了一種薄板零件磨削加工中的裝夾方法。作者大膽采用以粘代吸的新工藝，利用有機硅膠粘接工件，整個裝夾過程不受任何外力作用，消除了傳統電磁盤吸緊定位時產生的變形影響。該方法屬于實踐應用中的大膽創新，相對于一般的機械和電磁裝夾方法來說，構思巧妙，實用性強，非常適合在易變形零件裝夾中推廣應用。

收稿日期：（20150512）