楊曉杰

(山西經(jīng)緯化纖機械股份有限公司，山西 晉中 030601)

0 引言

圓球面是機械零件中較為常見的結(jié)構(gòu)形式，常見的球面零件如手柄用球類零件，尺寸小、精度低，用車、銑加工就可以完成。但隨著社會進步、科技發(fā)展和新材料的出現(xiàn)，超硬球面的配合在萬向節(jié)、球閥等行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。此類球面零件，要求表面粗糙度Ra值小、形狀誤差小，但車、銑加工已經(jīng)無法滿足要求，必須進行精密磨削加工。因此，砂輪的選擇、修整及磨削方法等都是必不可少的重要環(huán)節(jié)，這些環(huán)節(jié)處理好了，才能加工出合格產(chǎn)品。

1 球面磨削加工思路

現(xiàn)以1個帶有球面加工的軸類零件為例(見圖1)，探討球面磨削的加工工藝。

在加工如圖1所示的軸類零件時，因其材料為Cr12Mo，經(jīng)過淬火[1]硬度為60 HRC～65 HRC；零件兩端鉆有中心孔，需要加工的外圓表面及球面尺寸要求及表面粗糙度要求都很高，均需要磨削加工。因此，以兩端中心孔作為磨削各外圓表面及球面的工藝基準(zhǔn)，采用特制成形的表面砂輪用切入法加工此零件的球面。

圖1 軸類零件

2 球面磨削加工步驟

2.1 砂輪選擇

加工該軸類零件的材料為Cr12Mo，屬于工具鋼，所以砂輪磨料應(yīng)選擇合適的微晶剛玉，代號為MA；零件硬度要求為60 HRC～65 HRC，屬于高硬度材料，故砂輪硬度選擇較軟的K級；因工件的表面粗糙度Ra值為0.4 μm，為保證達(dá)到圖紙要求，砂輪粒度選擇80號[2]。砂輪結(jié)合劑選擇較為常用的V(陶瓷)。磨削加工選用的設(shè)備為M1420-750型萬能磨床，對應(yīng)砂輪的外形尺寸為400 mm(外徑)×50 mm(厚度)×203 mm(孔徑)；所以，最終選擇砂輪規(guī)格為P400×50×203MA80K5V，P代表平型砂輪，5代表砂輪組織號。

2.2 砂輪修整

使用過程中，為保證砂輪的磨削性能和效果，需要對其進行修整。在磨削各外圓表面時，用普通的金剛筆修整砂輪即可。但在磨削球面時，砂輪需修整為成形表面，即將砂輪修整成與工件形面吻合的反形面，用切入法磨削[3-4]，具體就是在砂輪外圓表面修出R15 mm圓槽，圓槽尺寸與工件球面尺寸相符。為了修整出成型表面，設(shè)計并定制砂輪專用成形修整器，修整器結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 砂輪專用成形修整器

從圖2可以看出，修整器外觀類似一個軸類零件，修整部位的材料為金剛石顆粒，這些顆粒鑲嵌在基體上，經(jīng)過修磨達(dá)到圖紙中R的要求，修磨時以兩端中心孔為基準(zhǔn)，與使用時安裝基準(zhǔn)一致。修整時將修整器安裝在機床前后頂針之間，砂輪、修整器反向旋轉(zhuǎn)，用切入法緩慢磨削修出砂輪。圖3為砂輪R面修出效果圖。

圖3 砂輪R面效果

2.3 工件磨削

工件磨削球面時，要調(diào)整工件拖板位置，使加工部位與砂輪球面部位吻合，同樣必須用切入法進行磨削，以避免磨削時工件軸向移動。

2.4 加工效果

嚴(yán)格按照以上工作步驟進行工藝準(zhǔn)備、加工，工件球面的尺寸、形位公差及表面粗糙度Ra值均達(dá)到了圖紙要求。為了提高加工效率，外圓磨削與磨球面磨削可分開進行，互不干涉。

3 結(jié)語

超硬球面在萬向節(jié)、球閥等行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，其磨削加工工藝和方法舉足輕重，尤其要重視砂輪的選擇、修整與磨削方法等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。采用特制成形表面砂輪用切入法來加工球面零件，加工精度高，且外圓磨削與磨球面磨削可分開進行，節(jié)約成本，減輕對人工的過度依賴，適合批量加工。