杜磊 李順 郭忠華 寇丹丹 王亮亮

作者簡(jiǎn)介：

杜磊：（1988-），男，寧夏中衛(wèi)人，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第45所助理工程師，主要從事機(jī)械加工、制造及工藝技術(shù)、專(zhuān)用設(shè)備設(shè)計(jì)工作。

摘要：本文在不改變普通立式加工中心基本結(jié)構(gòu)及控制單元的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)出專(zhuān)用的裝夾裝置，精心專(zhuān)業(yè)的找正方法，成功地使普通立式加工中心達(dá)到了數(shù)控磨床的功能，工件加工后零件檢驗(yàn)合格，工藝方案及工裝設(shè)計(jì)行之有效。 希望以此為氣息，不斷挖掘立式加工中心的各種功能，在其它普通數(shù)控磨床難以裝夾的特殊零件的磨削中得到的推廣應(yīng)用，使之在單工序加工中完成盡可能多的工序，減少找正、裝夾的時(shí)間，降低多工序找正的重復(fù)定位精度，切身的提高零件加工的精度及效率。

關(guān)鍵詞：工件加工 立式加工中心 磨削工藝 專(zhuān)用工裝

中圖分類(lèi)號(hào)： TG580 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

The Grinding process based on the general vertical CNC machining center

Du Lei Li Shun Guo Zhonghua Kou Dandan wang Liangliang

（The 45th Research Institute of CETC， Beijing 100176，China）

Abstract： On the basis of not changing the general vertical CNC machining center ，We design the special tooling and clamping method， successfully making the general vertical CNC machining center to achieve the function of CNC grinding machine. After processing and passing check， It prove that the processing and the tooling design is effective.

Keywords： vertical CNC machining center machining process special tooling

1 引言

普通立式加工中心，作為當(dāng)今制造業(yè)技術(shù)最為成熟與先進(jìn)、加工質(zhì)量最為可靠以及加工效率最高的加工手段與方法，在加工空間復(fù)雜三維曲面的過(guò)程中，起著無(wú)可替代的核心作用，但是，普通立式加工中心加工仍然是傳統(tǒng)銑床的銑削加工的延伸，對(duì)于一些表面粗糙度精度高，形位公差要求嚴(yán)的曲面，仍然顯得力不從心，本文從生產(chǎn)加工實(shí)踐中，對(duì)普通立式加工中心進(jìn)行磨削加工進(jìn)行了一些嘗試與探索，希望能對(duì)使用立式加工中心進(jìn)行高精度加工的同事及同行起到拋磚引玉的作用。

2 問(wèn)題的提出

上圖是我所受托加工外協(xié)單位的一張零件圖，零件名稱(chēng)為連桿，材料為42CrMoA合金結(jié)構(gòu)鋼，加工難點(diǎn)在右端Φ152.345 圓弧面，該圓弧面要求表面粗糙度僅為0.4，圓柱度僅為0.005，位置公差為0.01，如此高的硬度及精度，立式加工中心的銑刀根本無(wú)法進(jìn)行切削，即使能夠勉強(qiáng)加工，也難以保證加工精度。如果考慮在磨床上進(jìn)行磨削，由于該圓弧面不是一個(gè)完整的回轉(zhuǎn)面，因此在磨床上進(jìn)行磨削也不太可能，因此，我們想到可以在立式加工中心上進(jìn)行磨削的方式來(lái)解決這一難題。

3 初步設(shè)計(jì)解決方案

解決問(wèn)題的關(guān)鍵是能夠使原立式加工中心上裝夾銑刀的部位能夠裝夾砂輪，并且要使砂輪得回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心保持一致，因此，我們?cè)O(shè)計(jì)出一套專(zhuān)用的砂輪軸及刀柄，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：

工作原理為將專(zhuān)用磨削砂輪用M12螺釘固定在砂輪軸上，再將砂輪軸插入刀柄下部的孔中，用兩個(gè)M6螺釘側(cè)向固定，再將整個(gè)刀柄上部的莫氏外錐插入到機(jī)床主軸的莫氏內(nèi)錐孔中，用拉桿螺釘固定。

4 具體實(shí)施辦法與步驟

4.1 專(zhuān)用砂輪的選擇

由于表面粗糙度僅為0.4，因此選用硬度高，強(qiáng)度大的白剛玉砂輪（代號(hào)GB），白剛玉含氧化鋁的純度極高，呈白色，磨粒硬而脆，并且鋒利。白剛玉砂輪在磨削過(guò)程中，磨粒不易磨鈍，磨鈍的磨粒也容易破裂而形成新的鋒利刃口。因此，白剛玉砂輪的切削性能優(yōu)良，磨削發(fā)熱量低，磨削力小，可減少工件變形及避免產(chǎn)生燒傷、裂紋等，所以非常適合于磨削高硬度、高精度的各種合金鋼、高速鋼、高碳鋼及特別容易變形的工件。

4.2 工件的找正及試磨

（1）裝夾，以φ160外圓及左端180×180端面找正定位，然后做一個(gè)工藝墊塊，墊在140尺寸下端，用壓板壓在φ160外圓處及φ76孔內(nèi)裝夾。（工藝墊塊的厚度為140與180尺寸的高度差），具體如下圖所示：

（2）刀具，首先將制作好的砂輪磨頭裝在銑刀刀柄上面，再將砂輪筆裝夾在工作臺(tái)的平口鉗上，啟動(dòng)主軸，用手動(dòng)的方式將砂輪接觸砂輪筆，然后沿著Z向上下移動(dòng)修復(fù)砂輪，使砂輪的磨削面與主軸Z軸平行。

（3）對(duì)刀，主軸靜止，拿著塞紙用手動(dòng)的方式去接觸圓弧的粗加工面，直到塞紙抽不動(dòng)時(shí)為原則，此時(shí)即為最佳對(duì)刀點(diǎn)，然后通過(guò)程序和機(jī)床的補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償在再加工。

（4）加工程序的編制，編程時(shí)我們用Mastercam軟件套用外形銑削的方式，采用往返式加工，這樣可以節(jié)省加工時(shí)間（編程時(shí)用固定的刀具直徑，再通過(guò)機(jī)床的功能進(jìn)行補(bǔ)償）

（5）切削，由于加工中心的主軸和磨床的主軸不同，刀具的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，通過(guò)反復(fù)的切削實(shí)驗(yàn)，最終得到最佳的切削參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速5000s/min，進(jìn)給2000mm/min切削深度2mm，加工時(shí)長(zhǎng)為1.5H

（6）注意事項(xiàng)，由于材料硬而且粘，所以磨削時(shí)切削液一定要充分，否則稍不注意就會(huì)造成粘刀現(xiàn)象，另外砂輪每磨削一次就應(yīng)該修復(fù)砂輪，由于始終是砂輪的前端2mm處磨削，所以最終的切削深度要比零件的實(shí)際深度深一些。

4.3 工件加工后實(shí)際檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)過(guò)上述方案的具體實(shí)施，我們對(duì)首件進(jìn)行了嚴(yán)格檢測(cè)，右端Φ152.345 圓弧面尺寸及粗糙度完全符合圖紙要求，圓柱度0.005，位置公差0.01略微超差，整體來(lái)看，基本達(dá)到了預(yù)期效果。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文在不改變普通立式加工中心基本結(jié)構(gòu)及控制單元的基礎(chǔ)上，通過(guò)設(shè)計(jì)出專(zhuān)用的裝夾裝置，精心專(zhuān)業(yè)的找正方法，成功地使普通立式加工中心達(dá)到了數(shù)控磨床的功能，除了本文中引用的工件外，本加工工藝也在其它普通數(shù)控磨床難以裝夾的特殊零件的磨削中得到的推廣應(yīng)用，并且取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果，希望本文能對(duì)使用立式加工中心進(jìn)行高精度加工的同事及同行起到拋磚引玉的作用。

參考文獻(xiàn)

1. 陳家芳，典型零件機(jī)械加工工藝與實(shí)例，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2010.03

2. 孟少農(nóng)，機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第二卷），機(jī)械工業(yè)出版社，1991.09

3. 刑建東，工程材料基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，2008.03