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      摘 要 外圓柱形工件的端面磨削在磨削加工過程中比較常見，但針對磨削泵體法蘭盤高精度端面及中間凹的問題，需要利用在精密級外圓磨床的基礎上從改進設計、砂輪修整以及進給調整、磨削調整和冷卻優化等各環節來解決。通過改進方案的實施目的是提高加工質量，滿足零件技術要求。

  
      用外圓磨床磨削大型工件的端面效率低、砂輪損耗大、易產生磨削燒傷，且要達到相應的精度和粗糙度對磨工的技能水平要求較高。在修整砂輪時，通常有經驗的磨工會拿金剛筆手動修整砂輪端面，將砂輪修成中凹。加工時利用砂輪的最外沿進行磨削，這種方式減少磨削熱，保證了工件端面的精度。實際加工過程中，這類中凹大端面磨削難度大，因
為機床保證不了此磨削獲得的端面是否是中凹狀態。本文就從原理和實際試驗的結果出發，提出一種解決的方案，以供大家參考。

      1 、方案介紹

      下圖1 是試驗工件的示意圖，此類工件大多應用在泵體的密封端蓋處，要求工件端面的精度較高，且端面處要求中凹0.01~0.015mm，防止在螺釘擰緊后導致變形。如要在MM1332 精密外圓磨床上完成此工件的磨削加工，就需要對MM1332 精密外圓磨床改型設計。試磨工件材質：45 鋼；熱處理：調質T235。

     1.1 方案設計改進
 
    1）改進兩軸運動夾角。
 
     普通外圓磨床工作臺導軌和砂輪架導軌呈90°布置，標準上要求兩軸的垂直度在0.02 mm 以內。因此，磨削出的端面基本上是90°，但在大端面磨削時，由于散熱條件差，工件端面中凸現象經常發生，無法保證工件的中凹要求。故在設計原理上要進行改進：將此兩軸夾角略加改動，如下圖2 所示 。
   

    圖2 外圓磨床軸系關系圖

     當兩軸夾角略小于90°時，參與磨削的砂輪由于修整成中凹后，砂輪最大外圓處磨削端面時有軸向差X（就是下圖中的中凹量0.02 mm），故能磨削出中凹的端面，如下圖3 所示。

      圖3 中，利用工件端面的中凹量和端面的寬度，可以用公式計算出機床砂輪架主軸軸線與工作臺運動時水平方向的平行度（俗稱砂輪架側母線）的調整數據。在上述工件的要求中，經過實際試驗，由于砂輪的磨損，將砂輪架主軸側母線改制量加大在150 mm 測量范圍內允差0.12~0.13 mm，且砂輪端方向要偏離工件方向，這時磨削出 的上述端面中凹
量在0.01~0.015 mm 左右。

     2）改進橫進給部分
 
     由于墊板偏置一定的角度后，橫進給部分的傳動鏈受到了干涉。原來的剛性連接軸因角度關系無法偏置，需將剛性連接部分改為柔性連接，來保證傳動精度的可靠性[3]。試制時，增加一“萬向節”，用它來傳遞進給時的扭矩，充分發揮萬向節可以適應在較大的角度偏置上的優點，避免聯軸器因彈性過大帶來的精度走失問題。
 
      1.2 磨削試驗
 
     1）砂輪修整方法
 
     修整方法的示意圖如圖4 所示，將一金剛石刀片裝在刀桿上，修整時，用手動橫進給手輪，使金剛石刀片沿砂輪側面往復均勻移動，也可以用砂輪的快速進退功能，對砂輪進行修整。由于兩導軌夾角小于90 度，這樣修整出的砂輪本身就帶內凹的角度。每次往復切削深度約為0.03~0.04mm，修整砂輪時可不用冷卻。

     2）磨削方法
 
    圖5 為磨削進刀示意圖，將砂輪端面修整成內凹形狀，靠近工件端面進行磨削，工件沿圖中S 方向移動實現連續均勻進給。在磨端面的時候，砂輪與工件的接觸面積比磨外圓時大，同時，磨外圓用的冷卻液噴嘴很難將冷卻液注入到端面磨削區域，致使端面的磨削條件惡化，容易產生燒傷。因此對冷卻噴嘴加以改進，在砂輪端面工作部位的上方加裝一個附加噴嘴[4]，使磨削時冷卻液能較順利地注入磨削區，以改善磨削條件。

    在靠磨端面時，砂輪的進給是借助于工作臺縱向移動手輪實現的，進給量的大小和進給時平穩性在很大程度上憑操作者的經驗控制，同時普通機床的縱進給手輪的進給速度偏大。例如 MM1332 精密外圓磨床的縱向進給手輪每轉一圈，工作臺移動6 mm，在這種情況下，進刀不平穩，造成進刀斷斷續續及進給量偏大而引起燒傷，同時進刀不平穩也容易破壞砂輪工作表面，使其切削性能過早地喪失，每修整一次砂輪的端面磨削量下降，我們可以對縱進給手輪略加改進，用兩級蝸輪副減速，使其進給均勻，以利于解決端面磨削的燒傷問題。
 
     1.3 其它改進
 
     在磨削過程中，要達到穩定的端面中凹精度，通過上述的略微改進可以實現。在實際的磨削加工中，磨削燒傷是影響加工質量和效率的主要因素。由于磨粒在工件表面上滑擦和切削面消耗的能量有80%以上是作為熱能傳入工件的，其余部分則傳入砂輪和被磨去的切屑、冷卻液等周圍介質。因此，在討論端面燒傷問題時，主要是考慮接觸溫度，分析它的產生和傳導等。而磨削區域的接觸溫度的高低與砂輪速度、工件材料、砂輪特性、修整質量及縱進給等有關。從以下三個方面的改進也可達到提高磨削精度的目的。

     （1）選用合適的砂輪。工件材料對磨削溫度也有影響，磨削熱敏性大、強度高的軸承鋼比45 鋼高，對于脆性材料的球墨鑄鐵，雖其磨削時的溫度比45 鋼低，但導熱性確比鋼小，所以球墨鑄鐵也容易燒傷。磨削時，不同磨料與工件材料有一定的適應性，比較硬而脆的白剛玉磨料磨淬火軸承鋼較好，而對于調質的45 鋼，因其加工性能的不同，以韌性較好的棕剛玉砂輪更合適，而微晶剛玉砂輪則適于球墨鑄鐵的磨削。
 
      （2）采用合適的修整方法。不同的修整方法直接影響著工件表面燒傷和效率，用手持碳化硅砂輪塊修整砂輪時，不容易保證切削刃口的鋒銳和幾何形狀的正確，致使磨粒更易磨損，使磨削溫度容易升高而燒傷工件。用自動修整就能相對保證。端面磨削采用傳統的手動進給則因進給量的大小及其平穩性不易控制，使端面磨削質量下降。增加蝸輪副減速，使其進給均勻，以利于解決端面磨削的燒傷問題。

     （3）改善冷卻條件。帶走磨削區熱量，減少和避免磨削燒傷。由于砂輪速度高，在砂輪周圍和側面上都產生一股強大的空氣源，使冷卻液很難注入磨削區，而靠磨端面時更甚。因此，采用新型冷卻液和改進冷卻液注入方式對端面磨削尤為重要，使冷卻液能順利注入磨削區，對減少端面磨削時的熱量是有顯著效果的。

      2、 結語

    外圓磨床磨削中凹端面的解決方案，實現了磨削泵體類法蘭盤等高精度以及端面中間凹的磨削要求，提高了生產效率，并且能夠保證工件的加工質量，為企業創造了良好的經濟效益。