一、简答题1. 超精密磨削对切削液有哪些要求?
切削液对磨削效果有较大的影响,在超精密磨削时,虽然磨削用量少,但也会因磨削热而使工件产生烧伤,因此切削液应有良好的冷却性能。为了充分发挥砂轮对工件的摩擦抛光作用,切削液也应具有较好的润滑性能。乳化液可适当增加浓度,但一般不超过10%(即10%的乳化液和90%的水),同时要注意切削液的净化,并保证充足地供应。
2. 超精密磨削时,如何选择砂轮?
超精磨削对砂轮特性有较高的要求,与一般磨削砂轮特性选择有相似的地方,但也有其本身的特点,甚至还需配制特殊的砂轮。超精密磨削时,选择砂轮应注意以下几点:
1)磨料的选择。一般超精磨削淬硬钢或合金钢时,常用白刚玉、铬刚玉、微晶刚玉和单晶刚玉四种磨料。白刚玉和铬刚玉的特性相似,经精细修整后均能形成等高性良好的微刃。
2)粒度的选择。超精磨削时应选用细粒度砂轮,以获得较小的表面粗糙度值。粒度较粗的砂轮,磨粒间的空隙较大,同时黏结强度较低,砂轮表面经精细修整后,会残留少量半脱落的磨粒,致使在磨削时脱落,划伤工件表面。粗粒度砂轮和细粒度砂轮相比,其表面的磨粒数和微刃数均少,所以砂轮的使用寿命和加工质量均较差。通常超精磨削选用F220~F400砂轮。
3)硬度的选择。超精磨削时,不允许磨粒从结合剂中整粒地脱落,因此砂轮要有适当的硬度,但硬度也不能太高。因为在磨削过程中,较小的磨削力集中在微刃的尖端上,微刃借助砂轮的弹性发挥其摩擦抛光作用,并防止出现烧伤和螺旋形缺陷。较软的砂轮有一定的弹性,一般以K级硬度为最理想。
4)结合剂的选择。超精磨削应用最多的是陶瓷结合剂,其次是树脂结合剂。超精磨削主要由微刃起切削作用而形成工件的光滑表面。陶瓷结合剂砂轮经修整后能获得高的微刃。树脂结合剂具有适当的弹性,可防止磨削时产生烧伤和螺旋形缺陷。
5)组织的选择。超精磨削应选用均匀和较紧密的砂轮。为了保证磨粒微刃的等高性,一定要保证磨粒、硬度和组织均匀,这是超精磨削对砂轮特性的特殊要求。
6)砂轮的修整。超精磨削时,磨粒的微刃性和微刃等高性与修整纵向进给量有密切的关系。当纵向进给量减小时,砂轮表面修整螺距也减小,因而砂轮表面残留面积也减小,从而产生较多的等高性好的微刃。纵向进给量要根据工件加工要求、砂轮切削性能和机床性能等条件选择。机床在低速运动时,不应产生爬行现象。超精磨削时,纵向进给量可选用0.008~0.012mm/r。
3. 超精密磨削对机床有何要求?
超精密磨削对机床的主要要求有:
1)砂轮主轴的回转精度、径向窜动和轴向窜动应小于1μm。
2)砂轮架相对于工作台振动的振幅应小于1μm。
3)横向进给机构灵敏度和重复定位精度误差小于2μm。
4)工作台在小于10mm/min的低速下运动无爬行现象。
5)要配置磨削指示仪和切削液过滤装置。
4. 超精密磨削对金刚石修正器有何要求?
金刚石修正器的顶角和锐利的尖锋是保证获得微刃的重要条件之一。金刚石修正器的顶角不宜太大,一般取70°~80°。在修整过程中要经常保持尖角的锋利,所以金刚石修正器尖锋应低于砂轮中心0.5~1mm为宜。金刚石修正器的安装角为5°~10°之间变化时,对表面粗糙度无明显影响。
金刚石修正器的安装位置要保证修整砂轮时砂轮的横向位置基本上是砂轮磨削时的工作位置,以减少砂轮修整后磨削工件时出现单面接触引起的螺旋形缺陷。
5. 超精密磨削的工艺有什么要求?
超精密磨削的工艺有以下要求:
1)正确地选择砂轮。
2)对砂轮要有正确的修整方法。
3)合理地选择工艺参数。
4)应具备规定的恒温条件。
6. 超精密磨削时磨削指示仪有哪些配置?
磨削指示仪配置包括:磨削量表、波段开关、细调电位器、指示灯和粗调电位器。
7. 超精密磨削切削液过滤装置的常见形式有哪些?
切削液过滤装置常见的形式有以下几种:
1)纸质过滤器。这种过滤器过滤精度高,可以把细小杂质滤去。缺点是净化能力较小,滤纸易堵塞,滤纸消耗大。
2)离心过滤器。这种方法噪声大,清理麻烦,结构复杂,一般很少采用。
3)磁性过滤器。对于非磁性物质如铜、砂粒等都无净化能力,因此在超精磨削时不宜采用。
4)涡旋分离器。其性能好,净化效果好,最小能分离1.5~3μm的固态颗粒,分离后的切削液清洁度高,适用于超精密磨削中切削液的净化。
8. 无心外圆磨削有何特点?
无心外圆磨削的特点有:
1)工件两端不钻中心孔,磨削的生产率高,机动时间与装夹工件时间重合,且实现生产的自动化。
2)工件的支承刚度好,工件不易产生弯曲变形。
3)不能加工有贯穿直槽的零件,以免终止磨削。
4)磨削套尖零件时,不能修正内外圆同轴度误差
5)磨床调整时间长,调整技术要求也较高。
9. 简述无心外圆磨削的基本原理。
无心外圆磨削时,磨削轮以大于导轮75倍左右的圆周速度旋转对工件进行磨削。导轮靠较大的摩擦力带动工件反向旋转。而磨削轮则对工件进行磨削。
无心外圆磨削将工件磨圆是一个复杂的过程,工件的原始误差会影响工件的圆度。当工件的中心高于磨削轮和导轮的中心连线时,工件才能磨圆。
10. 无心外圆磨削有哪些方法?
无心外圆磨削的方法有:
1)贯穿磨削法。磨削时工件一面旋转一面纵向运动,穿过磨削区域而落入工作盒中。此种方法用于磨削没有台阶的光轴。如图2-6-1所示。
2)切入磨削法。此种磨削方法加工带台阶的圆柱形工件或成形旋转体,如图2-6-2所示。磨削时工作不作贯穿运动,一般可使导轮轴线与磨削轮轴线平行或交叉成一较小的角度(θ=30°)。工件在磨削过程中有一微小轴向力,使工件紧靠挡销。
3)强迫贯穿磨削法。导轮修整成与工件相适应的螺旋槽,并使磨削轮的素线与工件的素线平行,此种方法适宜于大批量贯穿磨削成形表面。如图2-6-3所示。
11. 无心外圆磨削时,工件表面粗糙度达不到要求的原因有哪些?
无心外圆磨削时,工件表面粗糙度达不到要求的原因有:
1)导轮的倾斜角过大。
2)工件纵向进给速度过大,背吃刀量过大(大于0.02~0.06mm)。
3)砂轮修整质量差。
4)导轮横向移动不均匀。
5)切削液不清洁。
12. 无心外圆磨削时,工件有椭圆度的原因是什么?
无心外圆磨削时,工件有椭圆度的原因是:如果工件入口与出口地方导板偏向于磨削轮,工件就会磨削成细腰形(椭圆),反之偏向于导轮则工件就会磨削成腰鼓形(椭圆)。要使工件不被磨削成椭圆则要求导板与导轮的关系为平行且对称。
13. 无心外圆磨削时,工件表面有鱼鳞斑条纹的原因是什么?
在无心外圆磨削时,工件表面有鱼鳞斑条纹的原因是:由于砂轮钝化,没有及时修整砂轮,磨削工件产生挤压而产生的。
14. 无心外圆磨削时,工件表面出现烧伤的原因有哪些?
无心外圆磨削时,工件表面出现烧伤的根本原因为磨削热过大。产生磨削热过大的原因有:
1)磨削深度过大或工件转速低。
2)砂轮太硬或砂轮粒度过细。
3)冷却润滑差。
4)砂轮修的过细,不锋利或砂轮太钝。
15. 深孔磨削的装夹定位方法有哪些?
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。将前支承轴颈装夹在中心架上,后支承轴颈装夹在磨床头架的卡盘上。这种方法较为简单,但安装辅助时间长,生产效率低。
2)用两只中心架装夹工件。用两只中心架装夹工件时,将前、后支承轴颈分别安装在两中心架上,用指示表找正中心架的位置,工件通过方向接头与磨床卡盘即头架主轴连接。这种方法不受磨床头架主轴误差的影响,故定位误差小,加工精度较高,但调整中心架比较复杂,质量也不稳定。
3)用顶尖和中心架装夹工件。这是一种专用的定位装置,安装时由于弹簧的压力作用,工件左端的中心孔以一定的压力顶在头架的顶尖上(顶尖不转动),而右端的支承轴颈用中心架夹紧。使用这种方法时,要注意工件的支承轴颈与中心孔的同轴度误差应较小,一般控制在0.002mm以内。这种方法简便可行,加工精度较高。
4)用专用夹具装夹工件。常见的有轴瓦式夹具、两点式圆柱夹具和V形夹具等。
16. 深孔磨削切削用量应如何选择?
为提高深孔磨削的精度,需划分粗磨、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(0.009~0.01)mm;因为砂轮接触刚性差,故取值较小,粗磨时了适度放大到(0.018~0.02)mm。
17. 深孔磨削应采用哪些技术措施?
深孔磨削的关键问题是工件及刀具刚性差,解决这个问题主要采用下列技术措施:
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。
18. 特殊结构的内圆磨具有哪些?
特殊结构的内圆磨具有:
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。风动磨具还具有一套辅助元件,如调压阀、过滤器、油雾器等,加工表面粗糙度值可达Ra0.4μm
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。
19. 简述精密主轴轴承内孔磨削的工艺。
精密主轴轴承内孔如图2-7-1所示。精密主轴轴承内孔磨削工艺分析如下:
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形夹具,工件转动可用柔性传动装置,拨盘与夹套之间用尼龙绳带动,头架主轴孔内装有一个平头顶尖,夹套后端中心孔放有一粒钢珠,以防止工件轴向窜动。头架转动时,传动力由拨盘经过尼龙绳带动夹套,使工件转动,由于尼龙绳带动向后有一股拉力,所以轴向窜动几乎没有,可保证径向圆跳动在0.001mm之内。
5)切削液可选用乳化液,冷却要充足、及时。
20. 怎样选择深孔磨削砂轮与如何修整?
根据工件材料选择内圆砂轮,一般应选用粒度细、硬度较高、组织疏松一些的砂轮,以防止磨粒很快脱落而堵塞砂轮。所用砂轮要用锋利的金刚石仔细修整,以保证砂轮磨粒刃口的锋利。修整时,纵向进给量要小,并需多次修整。当发现砂轮磨损程度严重时,要及时更换砂轮。
(1)选择深孔磨削砂轮的要求
1)砂轮直径的选择:砂轮直径与孔径比在0.5~0.9之间。
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,应选粗修整,再进行精修整。
21. 深孔磨削时用专用夹具装夹工件有哪几种常见形式?
深孔磨削时用专用夹具装夹工件的常见形式有:轴瓦式夹具、V形夹具和两点式圆柱夹具等。
如图2-7—2所示为磨削主轴深孔所用的一种V形夹具,前、后两个支承架与底座连成一体,作为工件定位的V形块镶有硬质合金块。磨削时,工件的中心高可预先调整至与磨床主轴的中心高一致。工件由方向联轴器传动,可达到很高的加工精度,圆柱度误差不大于0.004mm。两点式圆柱夹具如图2-7-3所示。
22. 磨削小孔的注意事项有哪些?
磨削小孔的注意事项有:
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。
23. 如何磨削齿轮孔?
磨削如图2-7-4所示齿轮孔的方法如下:
(1)磨削工艺 零件的齿形已加工至尺寸,磨齿轮孔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。
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。
内圆磨削用量:v
s=30m/s,n
W=120~150r/min,α
p=0.005~0.01mm,f=(0.4~0.6)Bmin/r。
平面磨削用量:v
s=30m/s,α
p=0.005~0.01mm,v=4~5m/s。
(2)工件的定位夹紧 内圆磨削采用四爪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,在磁性吸盘上装夹。由于基准重合,故可保证垂直度公差要求。
(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)用四爪单动卡盘装夹工件。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在0.01mm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(39±0.02)mm。
24. 如图2-7-5所示精密套筒磨削有何工艺特点?
精密套筒主要表面要求严格,故应采用粗磨、半精磨、精磨、精密磨和超精密磨削加工,其表面粗糙度值逐步减小。超精密磨削的余量为0.005mm。内、外圆间的位置精度是采用以外圆为定位基准磨内圆的方法达到的,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:vs=19m/s,vW=16m/a,vf=60~200m/s,αp=0.001~0.002mm。
25. 如何进行内圆表面磨削精度的检验?
内圆表面磨削精度的检验方法如下:
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。