图1磨粒上等高微刀片示意图
1 超精磨削机理
超精密磨削是利用砂轮工作面上可以修整大量磨粒等高微刀片的特性实现的(见图1)。这些高轮廓的研磨微刀片可以从工件表面切去具有微小缺陷和微小尺寸形状误差的微小余量,从而获得较高的研磨精度。此外,由于大量高轮廓磨料微刀片的存在,在适当磨削用量的前提下,可以在加工表面留下大量极细的切削痕迹,从而获得极低的表面粗糙度值。由于无火花抛光阶段存在明显的摩擦、滑动和挤压、抛光和压光,因此可以进一步降低表面粗糙度值。
2 磨床的检修
导轨的检查和刮擦。检修后,床身V形导轨应满足以下精度要求:垂直面内直线度0.01mm/m;面内直线度0.01毫米/米;鞍座导轨的垂直度0.02mm/250m;接触点应为12 ~ 14点/25mm25mm。大修后的床身平面导轨应满足以下精度要求:V形导轨的平行度0.02mm/m;垂直面直线度0.01mm/m;接触点应为12 ~ 14点/25mm25mm。鞍座导轨的检查和修理。鞍座V形导轨修复后应满足以下精度要求:垂直面内直线度全长0.01mm;接触点应为10 ~ 12点/25mm25mm。检修后鞍座平面导轨应满足以下精度要求:V形导轨平行度0.02mm/m;接触点应为10 ~ 12点/25mm25mm。调整砂轮主轴和轴承衬套之间的间隙。在砂轮轴的轴颈上涂上油漆,并用轴承衬套研磨。用刮刀刮轴瓦表面,使接触点达到12 ~ 14点/25mm25mm。然后调整安装。将砂轮主轴与轴瓦的间隙调整到0.0025 ~ 0.005毫米,以避免磨削时工件出现边缘圆。砂轮主轴电机与砂轮的平衡砂轮主轴电机的振动对磨削表面粗糙度影响很大,因此需要对砂轮主轴电机进行动平衡。砂轮需要两次平衡:首先用金刚石笔修整砂轮,然后粗平衡;然后用油石或精车修整砂轮,再精平衡砂轮。
3 砂轮的修整
一般情况下,用只经过金刚石笔修整过的砂轮,在普通磨床上只能磨削出Ra 0.4 ~ 0.8m的表面粗糙度。为了使磨削表面达到Ra 0.02 ~ 0.04 m的粗糙度要求,必须对砂轮进行两次修整。修整方法可以采用以下两种方法之一。图2钻石笔及其正确安装。金刚石笔光整和油石光整的砂轮一般粒度为46 # ~ 80 #。首先用锋利的单粒金刚石笔修整砂轮,进给速度小而均匀,以便在砂轮颗粒上修整出更多等高的微刀片。精加工时,砂轮修整器的安装应正确合理(见图2),每次进给速度控制在5m。建议采用最低的纵向进给速度。在整理的过程中,要注意整理声音的变化。如果发出均匀的沙沙声,则修整情况正常;如果声音忽上忽下,甚至忽上忽下,甚至发出不正常的嘟嘟声,就要立即检查工作台是否爬行,冷却是否充分,钻石笔是否锋利等。然后进行适当的调整。用金刚石笔精加工后,用油石(或砂带)精加工,在砂轮的磨粒上修整更多等高的微刀片。油石需要在平面磨床上磨平。修整时,油石必须与砂轮圆周面平行,与砂轮稍有接触,慢慢纵向移动2 ~ 3次。用金刚石笔精加工后,再用精加工后的砂轮精加工,先调整磨削长度与工件基本相同的主轴的锥度,再进行精加工
图3修整砂轮两端形状时,头架带动修整用砂轮旋转。选择低转速(约80 ~ 100 r/min)和小进给速度(一次往复约2 m)。工作台的往复速度应低于0.3m/min。需要反复修整。修整砂轮和修整砂轮的旋转方向应该相同,即接触点的线速度方向相反。冷却液应足以冲走浮砂,并防止砂轮上残留的浮砂在磨削过程中使工件表面变粗糙。对砂轮进行精细修整后,可以用手指沿着砂轮的旋转方向轻轻靠近砂轮的工作面,纵向移动。如果手摸起来光滑、顺滑,如摸到镜面,说明砂轮修整好了;如果感觉有磨粒刺到手,可以用剪去2/3刷毛的油漆刷轻轻刷掉砂轮表面的浮砂。为了防止砂轮端面不平或产生振动而使工件表面变粗糙,应将砂轮两端修整成图3所示的形状。
4 磨削用量的选用
使用M131W普通外圆磨床进行超精密磨削时,能保证有效满足Ra0.02 m的表面粗糙度要求。下表列出了需要选择的经验研磨剂量。表:经验磨削参数:工件线速度(m/min) 4 ~ 10工作台纵向进给速度(mm/min) 50 ~ 100磨削深度(mm) 0.0025~0.005磨削次数横向进给1 ~ 2往复次数的无火花抛光工作台4 ~ 6半径磨削余量(mm) 0.003~0.006能达到的表面粗糙度(m)当工件表面刚接触砂轮时,能听到连续的嘶嘶声, 工件表面的水迹可以被旋转的砂轮带走,同时可以看到微弱的火花。 此时,可以添加冷却液。冷却液要皂化浓度稍高,使用前必须严格清洗过滤。然后送料,每次送料量为0.005mm/每对行程。当火花消失时,研磨完成。此时,沿进给方向按住横向进给手轮,使砂轮稍稍朝向工件。
微压进,但不作进给,即等于对工件进行一次抛光,以进一步提高磨削表面质量。 在环境温度较高(如夏季)情况下进行磨削时,机床照明灯不宜靠近工件,以防止工件受热膨胀而影响磨削质量。 如出现工件表面拉毛现象,说明冷却液不干净或砂轮表面有浮砂,应重新过滤冷却液或刷掉砂轮表面浮砂。 如出现工件局部烧伤现象,可能是冷却液不充分或进给量过大,或砂轮钝化等原因所致。 如加工后的工件表面局部出现细微波纹,可能是主轴松动、电机振动或其它原因造成的,可视具体情况采取相应措施加以解决。