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轴承座的超精密平行度磨削加工

浏览次数: 日期:2010-09-25 11:51

1前言 这里介绍的轴承座是某产品天线座中的关键零件,该轴承座是一精密薄环形零件,其精度要求非常高,加工难度大,很容易出废品,生产周期也长。该关键零件轴承座就成了精密生产加工的瓶颈。 2轴承座的加工难点 该零件材料为GCr15轴承钢,淬硬HRC≮61。另从图中可以看出,形位公差要求很高,同轴度及全跳动均为0.015,圆柱度为0.002。精磨后零件要保证以上的形位公差,则对精磨定位装夹用的两端面平行度有很高的要求。所以在加工工艺设计中,工艺要求将A、B两端面的平行度提高到0.001。在以往加工中,该零件采用高精度平面磨削,加工后的平行度只能达到0.005~0.008。后面工序要再经过大量的平面研磨工作,才能将零件的平行度提高到0.001,通过很长的生产周期才能满足工艺要求。为了解决该生产瓶颈问题,需寻找一种高速高精度的加工方法。为此考虑直接用磨削加工方法来保证平行度0.001。 针对这一难题,我们对该零件的磨削加工进行了认真的分析研究。该零件为薄板形零件,在机械加工中会产生切削应力,随着时间的变化零件形状也在逐渐变化,如果热处理不好(即切削应力消除不尽),磨削加工中不注意散热条件,这种微量变化会变得很明显。 3需要解决的问题 在平面磨削加工中,需要解决的问题是:磁场引力所产生的零件变形及磨削热引起的零件受热膨胀变形。平面磨床的工作台是一个强力的电磁吸盘,通电工作时,钢铁零件在电磁力的作用下,会被牢牢地吸附于工作台面上。对于经过粗磨加工并时效处理后的轴承座,其端面的平面度不可能很平。当薄环形零件轴承座的端面被吸附于电磁工作台上时,必然产生弹性变形。当电磁力消失后,零件回复,变形也就消失。另外,在磨削时,由于砂轮高速旋转(线速度35m/s~50m/s),砂轮与零件在接触的瞬间所产生的热量可达1000℃以上。所以,在零件本体上,热量也在不均匀地变化,膨胀变形也随之产生。 4解决方法 为了解决上述问题,工艺设计时着重考虑解决以下几方面的问题。 1)根据材料及零件形状的特点,粗磨工序为精磨留磨削量0.05~0.06,平行度要求达到0.01~0.02 左右。 2)选用硬度较软、粒度中等的白刚玉砂轮GB60#ZR 1AP,进行多次平衡修正。 3)对砂轮磨削热的处理:因为在磨削过程中,磨削所产生的热量瞬时可达1000C以上。为了减少磨削热的影响,把砂轮修整成台阶式,即留下砂轮的半宽或更少以减少磨削面积,从而减少磨削所产生的热量。同时也减小由于砂轮磨削压力所造成的加工误差。 4)对砂轮进行微钝化处理:砂轮刚修整后得到的微刃比较锋利,切削性能好。随着磨削时间的增加,微刃逐渐被磨钝,这时微刃的等高性就进一步得到了改善,而切削性能则降低,摩擦抛光的作用也得到增强。磨削区的高温使金属软化,钝化的微刃在工件表面滑擦和挤压,表面凸峰被挤平,从而使工件表面格外光洁。 5)冷却液要充足干净,无夹砂等现象。以上方法是磨削加工该轴承座的必需条件。 5微磁吸夹具 加工该轴承座关键的问题是采用恰当的装夹方式克服零件弹性变形,从而使磨削加工达到工艺要求。通常磨削薄环形零件时,由于零件不平,常采用垫弹性垫圈、涂白蜡、垫纸等方法来解决平面的磨平问题,而且要经过多次的翻身磨削,才能达到平行度[CM(22]0.01~0.02。但这些装夹方法对于平行度要求0.005以内的薄形零件显然无法达到。 针对轴承座的加工难点,考虑设计了一付微磁吸夹具(见图2)。采用上下各一块钢板,中间隔一层铜板, 选用铜焊连接。微磁吸夹具的原理为:铜材料不导磁。所以将夹具置于工作台上并吸牢时,零件基本不受磁吸引力影响,或只有微磁力吸引。此微磁力在平面状态下只有几克至十几克,不足以使零件产生弹性变形。夹具经过退火处理后并铣加工成形。然后将夹具吸牢于磨床工作台面配磨,作为零件的加工基准。将零件平放置于微磁吸夹具上。采用侧向压板将零件靠牢定位,使零件不受压力、磁吸引力,亦无侧向位移,即无弹性变形,零件基本处于自由状态。另外,在微磁吸夹具中间镗了一个50的通孔,其作用是:(1)将两块钢板与铜板中间部位焊牢,防止夹具振动。(2)冷却液冲入孔中不流走,对零件及夹具有很好的冷却作用。(3)磨削时,磨下的切屑及磨粒冲入孔中,沉入孔底,不会堆积在零件内圈而影响磨削表面精度。 6结束语 在上述条件下,将粗磨并热处理时效后的零件进行认真地几次翻身磨削加工,加工时充分冷却。经过严格地检验,测量,磨削加工出的轴承座,零件A、B两端面的平行度达0.0003~0.0005。用超精密平面磨削方法直接满足了平行度0.001的工艺要求,提高工效五倍,并省去了费工费力的研磨工作量。

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