單油石珩磨工具油石的修整方法

劉立強，冷春光

1. 山東鑫亞工業股份有限公司 山東聊城 252000

2. 煙臺市能源綜合執法支隊 山東煙臺 264003

1 序言

在機械加工中，孔的珩磨屬于精整和光整加工，具有加工精度高、表面質量好、加工表面使用壽命高、切削效率高和加工范圍廣的特點。一般孔徑4～10mm的工件采用單油石珩磨工具。在汽車零件的生產中，對于這種小直徑通孔、硬度60HRC左右的零件，單油石珩磨工具有較多應用。本文主要針對孔加工單油石珩磨工具油石的現場修整進行探討。

2 珩磨工具切削進給的原理

單油石珩磨工具（見圖1）由珩磨桿（見圖2）、頂片（見圖3）、推片（見圖4）和油石（見圖5）組成，油石起切削的作用，油石的磨料采用立方氮化硼磨料和結合劑燒結后粘接在基體上。珩孔時油石的切削進給以其在珩磨工具徑向的脹縮來實現。推片上有兩處10°的斜坡（見圖6），分別和油石基體上的兩處斜坡（見圖5）接觸，使推片的軸向運動轉變為油石的徑向擴張運動。推片的運動源自機床進刀機構。

圖1 單油石珩磨工具

圖2 珩磨桿

圖3 頂片

圖4 推片

圖5 油石

圖6 推片上的斜坡

3 新油石裝配后的問題

受制造精度所限，油石基體和推片的斜坡角度和尺寸均存在一定誤差，珩磨桿的導靴槽與導向圓弧面（見圖7）軸向存在平行度誤差，再加上油石切削面（見圖8）的平面度誤差，這使得珩磨工具的這4個件組裝后，珩磨油石切削面與珩磨桿的導向弧面軸向上不平行，即俗稱的油石不平，這造成初始加工時油石切削面長度方向上與工件內孔有接觸不到的地方，從而使工件內孔產生錐度誤差。因此需要對油石進行修整。理論上，修整后達到油石切削面與工件孔呈圓弧面接觸狀態是最佳的，也就是油石“規圓”狀態。根據生產經驗，如果油石切削面長度方向上與工件內孔的接觸是連續無間斷的（對工件試加工后，對著光觀察油石切削面，接觸到工件孔的地方是發亮的），即可進行工件加工。

圖7 珩磨桿的導靴槽與導向圓弧面

圖8 油石切削面

4 目前油石修整的常見方法

對于多油石珩磨工具，采用立式珩磨浮動或固定珩磨頭，有的可以把珩磨工具直接拿到外圓磨床上配以專用裝置進行珩磨油石的修整，有的需要專用的修整夾具，把油石條放入專用夾具中，然后在磨床上進行規圓或者修整[1]。一般較高精度孔的加工經常采用這類方法。

對于絕大多數種類的珩磨工具，如果珩磨工件的精度要求相對較低，均可采用利用廢工件或孔加工余量大的工件，在所使用的珩磨機上直接修整。采用專用修正套進行修整，應用也比較廣[2]。

5 單油石珩磨工具采用以上方法的不足

對于臥式珩磨固定珩磨頭的單油石珩磨工具，由于珩磨工具自身結構原因，珩磨加工時是以珩磨桿的導向圓弧面為支撐，珩磨油石進行切削。珩磨桿的導向圓弧面出廠時已經加工完畢，不能再動，顯然不能把整套珩磨工具拿到外圓磨床上去修整油石。在對油石進行規圓時，以φ8.5mm孔油石為例，油石切削表面長度方向上的兩個棱邊處是被修整最多的地方，深度達0.27mm。如果把珩磨油石放到專用夾具中在外圓磨床上修整，在實際生產中，操作起來比較復雜，同時由于珩磨油石自身比較硬，在用碳化硅砂輪進行修整時，總體效率比較低。而采用廢工件或孔余量較大的工件在珩磨機上直接進行修整，在某些生產情況下則不具備這種條件。采用專用修正套的方式，由于修正套本身較軟，當修正套的孔磨損到一定程度后，就不能再用，特別是在批量化生產中，修正套消耗量比較多。后兩種方法同時磨損了珩磨桿的導向圓弧面，減少了珩磨桿的使用壽命。

6 新修整裝置介紹

單油石珩磨工具有如下特點：油石的切削以珩磨桿的導向圓弧為支撐，正常加工狀態下，油石、珩磨桿上的兩個導向圓弧三者共圓，修整好的油石最好是直接達到這種狀態。

但是，新到的油石，其切削面是呈平面狀態的（見圖8）。如果這個平面與珩磨桿的兩個導向圓弧面軸線平行，此時，油石切削面長度方向上與工件內孔的接觸將是連續無間斷的，如本文第三段最后所述，則可進行加工，不影響孔的加工質量。這種情況下，最初僅是油石平面兩條棱邊參與切削，油石磨損相對較快，需要及時進刀，然后隨著工件的逐個加工，油石逐步磨損形成與工件孔一致的圓弧面，達到規圓狀態。

基于此，為了將油石在線修整達到其切削平面與珩磨桿的兩個導向圓弧面軸線平行的標準，設計了如圖9所示的修整裝置，其中V形塊、墊塊、修整板的長度取所加工工件相同長度[3]。

圖9 修整裝置

修整板起修整作用的部位電鍍MBD100-120#金剛石層（因其顯微硬度比CBN稍高），鍍層參照JB/T 11430—2013《超硬磨料制品 電鍍什錦銼》中技術要求及檢驗方法。裝置的制作要保證V形塊的V面和修整板金剛石鍍層面與珩磨桿導向圓弧軸心平行。

使用時，V形塊的V形口穿在安裝好的珩磨工具上，就像珩磨工件那樣，調節螺釘支撐在珩磨機的支板上（此支板即為加工工件時的夾具柄所支撐處），用手輕輕轉動珩磨頭把油石切削平面調整到與修整板的修整面平行，可用調節螺釘進行微調，調節珩磨機龍門架上推動工件前后移動的合金塊的位置，使之擋在V形塊的V形槽兩端，調節沖程位置與加工工件相同，打開冷卻油泵，使冷卻油澆在油石的兩端，一手輕輕按住支桿，一手推拉珩磨機的沖程架，推拉的速度近似于通常銼削的速度，同時輕輕脹刀，使油石與修整塊接觸，推拉幾次后觀察油石表面平整情況，是否都修整起來。多次來回推拉沖程架，直至油石切削面被修平。卸下該裝置，即可進行工件加工。

7 結束語

采用新的修整裝置后，達到了預期的修整效果。其優點：采用該裝置修整油石時只在珩磨工具的軸向移動，珩磨頭不轉動，對珩磨桿的導向圓弧面基本無磨損（導向圓弧面只在V形面上軸向移動），不影響珩磨桿的使用壽命；修整板上鍍金剛石顆粒，金剛石硬度高，修整效率相對較高；金剛石耐磨性好，長期使用成本相對較低；修整掉的油石量相對較少，節省油石。其缺點：該裝置的零件精度要求較高，需要淬火處理和精磨削，零件的制造需要一定的設備；修整板表面需電鍍金剛石顆粒，需要專業的單位完成。