CN113118887B - 一种外圆磨削加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种外圆磨削加工方法，通过采用磨床精化、均质砂轮、砂轮安装与调整、砂轮修整与精化、进给磨削以及驻留磨削的设置，限定了外圆磨削的具体工艺，消除了磨削振动，磨削后磨削表面无振纹、烧伤、残余应力、裂纹等缺陷，且表面完整性好，同时，该工艺方法磨削质量稳定，重复性好，方便实用，可推广应用。

Description

一种外圆磨削加工方法
技术领域
本发明属于磨削加工技术领域，特别涉及一种外圆磨削加工方法。
背景技术
磨削加工是用高速旋转的砂轮去除工件上多余材料的加工技术，可满足各种材料、各种机械零部件的加工需求，对零件表面质量起关键作用，因此常作为机械加工的最终一道工序。但是，在外圆磨削加工过程中，系统不稳定特别是磨削振动时常出现，不仅影响工件表面质量（粗糙度、振纹、烧伤、裂纹等）、加工精度，加快砂轮磨损、减少砂轮寿命，而且会加速磨床老化、增加不安全隐患。
为了解决磨削振动问题，通常是开展振动普查、进行频谱寻源、增加阻尼减振、调整砂轮特性、优化磨削参数等相关技术措施，以消除或改善磨削振动。然而，这些相关措施实施起来较为复杂，不仅诊断时间长、效率低，而且有较大的不确定性，不适于机床操作工应用、工程效果不佳等。
中国发明专利“一种十字轴轴颈外圆磨削加工方法”(公开号：CN103522132B)公开了一种十字轴轴颈外圆磨削加工方法，包括以下步骤：设计优化变量，以十字轴工件旋转线速度vw和砂轮横向进给量fr为优化变量；以在磨削单个十字轴时所用时间最少作为目标函数，其中，目标函数为为十字轴工件旋转线速度、fr为砂轮横向进给量、k为修正系数；根据约束条件得到最优的十字轴工件旋转线速度vw和砂轮横向进给量fr；根据得到的十字轴工件旋转线速度vw和砂轮横向进给量fr采用切入磨削法进行十字轴轴颈外圆磨削；该发明侧重的是以十字轴轴颈外圆磨削效率最高为优化目标，以十字轴旋转线速度、横向进给量作为设计变量的优化数学模型，为十字轴轴颈外圆磨削时选择最佳的磨削工艺参数提供理论依据，无法实现消除或改善磨削振动。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种外圆磨削加工方法，提高磨削质量以及效率，且方便实用、重复性好。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种外圆磨削加工方法，包括以下步骤：
（1）磨床精化
查验磨床运行平稳、滑动副无爬行现象，且砂轮主轴径向跳动≤2μm、轴向窜动≤2μm、砂轮主轴静刚度≤1μm/10kg或砂轮主轴静刚度≥100N/μm；
（2）均质砂轮
确保砂轮内在质量均匀，要求砂轮双端面厚度偏差≤0.2mm、砂轮内外圆同轴度偏差≤0.2mm、砂轮硬度偏差≤0.2mm，砂轮不平衡质量≤20g；
（3）砂轮安装与调整
砂轮安装时，要求最大偏心距≤0.2mm，进而，对砂轮外圆进行粗修整及倒角；砂轮粗修后，其径向跳动≤0.02mm、不平衡精度等级G≤0.4mm/s；
（4）砂轮修整与精化
依据磨削需要，对砂轮进行二次修整、在机动平衡，确保砂轮不平衡精度等级G≤0.2mm/s；
（5）进给磨削
依据磨削需要，确定砂轮磨削用量，对工件进行去除磨削，并设定砂轮转速与工件转速之比为B，要求B为非0.5之整倍数；
（6）驻留磨削
当B值的小数部分在0.25或0.75附近，且进行切入磨削时，砂轮驻留期工件转数不低于4转，进行纵向磨削时，砂轮驻留期工件转数不低于4个行程；
当B值的小数部分在0.125，或0.375、0.625、0.875附近，且进行切入磨削时，砂轮驻留期工件转数不低于8转，进行纵向磨削时，砂轮驻留期工件转数不低于8个行程；
（7）磨削后，检测工件表面。
步骤（3）中砂轮安装时需进行砂轮偏心调整，确保砂轮初始安装偏心距≤0.1mm。
步骤（3）中砂轮粗修整后需确保砂轮外圆面全部修出，且砂轮外圆双棱角之倒角角度控制在10°-80°。
本发明的有益效果是：
该外圆磨削加工方法，通过采用磨床精化、均质砂轮、砂轮安装与调整、砂轮修整与精化、进给磨削以及驻留磨削的设置，限定了外圆磨削的具体工艺，消除了磨削振动，磨削后磨削表面无振纹、烧伤、残余应力、裂纹等缺陷，且表面完整性好，同时，该工艺方法磨削质量稳定，重复性好，方便实用，可推广应用。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
本发明提供了一种外圆磨削加工方法，以下分别对外圆切入磨削以及外圆纵向磨削进行详细说明。
实例1：外圆切入磨削
该外圆磨削加工方法，包括以下步骤：
1）磨床精化
查验磨床运行平稳、滑动副无爬行现象；砂轮主轴径向跳动1.5μm、轴向窜动1.0μm、砂轮主轴静刚度≤0.5μm/10kg。
2）均质砂轮
砂轮双端面厚度偏差0.16mm、砂轮内外圆同轴度偏差0.18mm、砂轮硬度偏差0.2mm，砂轮不平衡质量17g，确保砂轮内在质量均匀。
3）砂轮安装与调整
砂轮安装、调心、紧固后，砂轮径向跳动0.36mm（偏心距0.18mm）；进而，对砂轮外圆进行粗修整及倒角后，砂轮径向跳动0.01mm，不平衡精度等级G0.34mm/s。
4）砂轮修整与精化
依据磨削需要，对砂轮进行二次修整、在机动平衡。最后，砂轮不平衡精度等级G0.15mm/s。
5）进给磨削
依据磨削需要，确定砂轮磨削用量。选定砂轮转速1825rpm、工件转速100rpm、砂轮径向进给速度0.5-0.1μm/转，对工件进行去除磨削。其中速比B=18.25。
6）驻留磨削
由于砂轮转速与工件的转速之比B=18.25，其小数部分为0.25，选取砂轮驻留工件转数4转。
磨削后，检测工件表面无振纹，Ra≤0.08μm。
实例2，外圆纵向磨削：
该外圆磨削加工方法，包括以下步骤：
1）磨床精化
查验磨床运行平稳、滑动副无爬行现象；砂轮主轴径向跳动1.5μm、轴向窜动1.0μm、砂轮主轴静刚度200N/μm。
2）均质砂轮
砂轮双端面厚度偏差0.16mm、砂轮内外圆同轴度偏差0.18mm、砂轮硬度偏差0.2mm，砂轮不平衡质量18g。
3）砂轮安装与调整
砂轮安装、调心、紧固后，砂轮径向跳动0.36mm（偏心距0.18mm）；进而，对砂轮外圆进行粗修整及倒角后，砂轮径向跳动0.01mm，不平衡精度等级G0.36mm/s。
4）砂轮修整与精化
依据磨削需要，对砂轮进行二次修整、在机动平衡；最后，砂轮不平衡精度等级G0.16mm/s。
5）进给磨削
依据磨削需要，选择砂轮转速1775rpm、工件转速100rpm、砂轮横向进给量1μm/行程，对工件进行去除磨削，其中速比B=17.75。
6）驻留磨削
由于砂轮转速与工件转速之比B=17.75，其小数部分为0.75，确定砂轮驻留工件转数选5个行程。
磨削后，检测工件表面无振纹，Ra≤0.04μm。
以上所述仅为本发明之个例，相关人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更及修改。但是，本发明的技术性并不局限于以上说明书上的内容，必须根据权利要求范围来限定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。

Claims (3)

1.一种外圆磨削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）磨床精化
查验磨床运行平稳、滑动副无爬行现象，且砂轮主轴径向跳动≤2μm、轴向窜动≤2μm，外圆切入磨削时砂轮主轴静刚度≤1μm/10kg或外圆纵向磨削时砂轮主轴静刚度≥100N/μm；
（2）均质砂轮
确保砂轮内在质量均匀，要求砂轮双端面厚度偏差≤0.2mm、砂轮内外圆同轴度偏差≤0.2mm、砂轮硬度偏差≤0.2mm，砂轮不平衡质量≤20g；
（3）砂轮安装与调整
砂轮安装时需进行砂轮偏心调整，要求砂轮初始安装偏心距≤0.2mm，进而，对砂轮外圆进行粗修整及倒角；砂轮粗修后，其径向跳动≤0.02mm、不平衡精度等级G≤0.4mm/s；
（4）砂轮修整与精化
依据磨削需要，对砂轮进行二次修整、在机动平衡，确保砂轮不平衡精度等级G≤0.2mm/s；
（5）进给磨削
依据磨削需要，确定砂轮磨削用量，对工件进行去除磨削，并设定砂轮转速与工件转速之比为B，要求B为非0.5之整倍数；
（6）驻留磨削
当B值的小数部分在0.25或0.75附近，且进行切入磨削时，砂轮驻留期工件转数不低于4转，进行纵向磨削时，砂轮驻留期工件转数不低于4个行程；
当B值的小数部分在0.125，或0.375、0.625、0.875附近，且进行切入磨削时，砂轮驻留期工件转数不低于8转，进行纵向磨削时，砂轮驻留期工件转数不低于8个行程；
（7）磨削后，检测工件表面。
2.根据权利要求1所述的一种外圆磨削加工方法，其特征在于：步骤（3）中砂轮安装时需进行砂轮偏心调整，确保砂轮初始安装偏心距≤0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种外圆磨削加工方法，其特征在于：步骤（3）中砂轮粗修整后需确保砂轮外圆面全部修出，且砂轮外圆双棱角之倒角角度控制在10°-80°。
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