深孔磨削工艺优化：装夹定位与切削用量选择

核心知识点

知识点1：深孔磨削的装夹定位方法

重点内容：深孔磨削装夹定位一般采用卡盘中心架组合式安装方法，以提高工件安装的稳定性。磨削内孔时，以外圆已磨削好的支承轴颈作为基准定位，有下列四种装夹定位方法：

1）用卡盘和中心架装夹工件。

2）用两只中心架装夹工件。

3）用顶尖和中心架装夹工件。

4）用专用夹具装夹工件。

知识点2：深孔磨削切削用量的选择

重点内容：为提高深孔磨削的精度，须划分粗磨、半精磨与精磨等磨削阶段，适当分配磨削余量。在每个磨削阶段确定合理的磨削用量，总的原则是：砂轮圆周速度要高于磨削阶段，纵向进给量和横向进给量要小于普通磨削，较小的进给量可使磨屑变薄，能减少磨削力和振动，也有利于排屑。以精磨为例：工作台往复一次，横向进给量一般选择为0.009～0.01mm，因为砂轮接触刚性差，故取值较小，粗磨时可适度放大到0.018～0.02mm。

知识点3：深孔磨削应采用的技术措施

重点内容：深孔磨削的关键是工件及刀具刚性差，主要采用下列技术措施解决这个问题：

1）用卡盘和中心架装夹工件。

2）用双中心架装夹工件。

3）用V形夹具装夹工件。

4）用轴承型夹具装夹工件。

5）采用深孔磨具。

知识点4：特殊结构的内圆磨具

重点内容：

1）风动磨具。适用磨削ϕ5mm以下的小孔，由压缩空气来实现传动，主轴转速可达到11000r/min，加工表面粗糙度值可达R_a0.4μm。

2）高频电动磨具。电流频率高，可达到极高转速，一般主轴转速可达到50000～90000r/min。

3）深孔磨具。深孔磨具具有较长的主轴径，悬臂长度可按机床规格制造，用此磨具加工深孔，可获得较高的圆柱度。

知识点5：精密主轴轴承内孔磨削工艺分析

重点内容：

1）轴承有很高的精度要求，内孔的圆度直接影响到主轴的回转精度，因此内孔磨削是工艺的关键，而外圆是磨削内锥孔的基准，所以安排几次内、外圆磨削就是为了保证其精度。

2）磨削过程中，必须经过时效处理，以稳定材料组织，减少变形量。

3）由于内孔较深，中间又互不相连，因此在磨削过程中进给量要小，并及时修整砂轮，保持其锐性。

4）工件以外圆定位磨削内孔时，为保证精度，使用V形磨夹具，工件转动可用柔性传动装置，径向圆跳动量可保证在0.001mm之内。

5）切削液可选用乳化液，冷却要充足及时。

知识点6：深孔磨削砂轮的选择与修整

重点内容：根据工件材料选择内圆砂轮的特性，一般应选用粒度细、硬度较高、组织疏松一些的砂轮。所用砂轮要用锋利的金刚石仔细修整。修整时，纵向进给量要小，并需多次修整。

（1）选择深孔磨削砂轮的要求

1）砂轮直径的选择：砂轮直径与孔径比为0.5～0.9。

2）砂轮宽度选择：磨削长度大于50mm，宽度为40mm。

3）砂轮硬度选择：硬度一般采用中软。

4）砂轮粒度选择：一般选为F36、F46和F60。

5）砂轮形状选择：平行或单面凹。

（2）砂轮修整方法 金刚钻尖必须锋利，钻尖位置顺砂轮旋向偏移，砂轮中心1～1.5mm，应先粗修整，再进行精修整。

知识点7：深孔磨削时用专用夹具装夹工件的常见形式重点内容：轴瓦式夹具、两点式圆柱夹具和V形夹具等。

知识点8：磨削小孔时的注意事项

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1）由于砂轮直径的限制和内圆磨具转速的限制，砂轮的圆周速度很低，即磨削速度低，不易降低表面粗糙度值，因此要采用高速内圆磨具，以提高内圆磨削的精度，尽可能提高磨削速度。

2）磨削力、磨削热大，应尽量提高砂轮的锋利程度。

3）及时润滑，保证排屑。

4）尽量改善砂轮刚性。

知识点9：齿轮孔的磨削方法

重点内容：

（1）磨削工艺 磨齿轮孔（图2-3）时应以齿轮的分度圆为基准定位，以保证同轴度公差要求。在大批量生产时，可采用专用夹具装夹工件。右端面与内圆一次装夹时磨削，以保证垂直度公差要求。最后以该端面为定位基准，磨两平面至尺寸。在单件、小批量生产时，采用找正法磨齿轮孔，以降低生产成本。

1）内圆的磨削余量为0.40～0.45mm，两平面的磨削余量为0.25～0.30mm。

2）内圆磨削用量：v_s=30m/s，n_w=120～150r/min。a_p=0.005～0.01mm。

3）f=（0.4～0.6）Bmin/r；

4）平面磨削用量：v_s=30m/s，a_p=0.005～0.01mm；v_c=4～5m/s。

（2）工件的定位夹紧 内圆磨削采用单动卡盘找正法装夹，找正齿轮的分度圆。平面磨削采用齿轮的已加工面定位，在电磁吸盘上装夹。由于基准重合，故可保证垂直度公差要求。

图2-3 齿轮孔

（3）选择砂轮 选择内圆砂轮：WAF36K6V；选择平面砂轮：WAF46K6V。

（4）选择设备 M2110型内圆磨床，M7120D型平面磨床。

（5）工件的磨削步骤

1）用单动卡盘装夹工件。把量棒放在齿槽中，量棒的直径大小恰当，用指示表找正径向圆跳动量在0.01mm之内。

2）粗、精磨孔至尺寸。

3）用单面凹砂轮磨出端面（工艺基准）。

4）在平面磨床上磨端面。以已加工面为定位基准磨削。

5）平磨另一端面至尺寸。

知识点10：精密套筒磨削工艺的特点

重点内容：精密套筒主要表面要求严格故应采用，粗磨、半精磨、精磨、精密磨，超精密磨削加工，其表面粗糙度值逐步减小。超精密磨削的余量为0.005mm。内、外圆间的位置精度采用以外圆为定位基准磨内圆的方法达到，故作为定位基准的外圆表面应提出圆度的工艺要求。超精密磨削用量选择为：v_s=19m/s，v_w=16m/s，v_f=60～200m/s。a_p=0.001～0.002mm。

知识点11：内圆表面磨削检验精度的方法

重点内容：

1）用圆柱塞规进行检验。

2）用内径指示表来检验。

3）内径千分尺来检验。

4）用内测千分尺来检验。

5）精密内圆表面用微机同轴度测量仪。

知识点12：磨削阶梯孔工件应注意的安全技术问题

重点内容：

1）磨削过程中要充分冷却。

2）及时清除磨屑。

3）工件在一次装夹中将几个孔全部磨出，以保证位置精度。

4）细心调整挡铁位置，防止砂轮撞出内孔端面。

5）内端面与孔有垂直度要求时，应选用杯形砂轮。

6）砂轮直径不易过大，以保证砂轮与工件内端面的垂直度。