操作技能分解（磨削加工平面类零件相关操作技能）

二、操作技能分解（磨削加工平面类零件相关操作技能）

1．正确启动机床

（1）开车前必须调整好换向撞块的位置并将其紧固，以免由于松动撞块而使工作台行程过头，使架头、卡盘或尾座碰撞砂轮。

（2）磨削前，砂轮应经过2min空转试验后，才能开始磨削。初开车时不可站在砂轮的正面，以防砂轮飞出伤人。

2．试车操作

（1）先手动试摇各手柄，观察没有不良情况后再把电源开关合上。

（2）开始磨削前，必须细心检查工件的装夹是否正确，是否紧固牢靠，磁性工作台是否失灵。启动机床，注意运转中有无异常现象，并检查油泵工作是否正常。

（3）松开各锁紧手柄，作空车机动进给，观察其运动情况是否正常。

（4）经过上述检查各部运动属于正常后，方可进行正常运行。

3．设备点检润滑

（1）润滑

润滑是机床保养工作的重要内容之一。正确地润滑机床，使机床处于良好的润滑状态，可以减少磨损，保持机床精度，使机床操纵轻便、灵活。润滑不当常常是造成机床发生故障的主要原因之一。因此，必须重视对机床的润滑。

为了达到良好的润滑目的。应根据工作条件（即在工作状况下两摩擦面的压力、速度及温度等），选择适当黏度的润滑油。

各部位润滑情况如下：

①砂轮主轴滑动轴承：常选用2号精密机床主轴油，每3～6个月更换一次。日常应注意检查油窗内油液面高度是否高于一半。

②普通磨床导轨：平均室温在20度以下时用10号机械油；20度以上时用20号机械油。

③内圆磨具：用3号锂基润滑脂或3号二硫化钼锂基润滑脂。一般结合修理时加油。

④一般滑动的摩擦面：20～50号机械油。

⑤一般机构的滚动轴承：3号轴承脂。

（2）保养

①工作前后清理机床，检查磨床部件、机构、冷却系统是否正常。

②磨床敞开的滑动面和机械机构须涂油防锈。

③人工（手动）润滑部位须按规定加注，并保证油面高度要求。

④定期更换冷却液并冲洗冷却系统。

⑤高速滚动轴承的工作温度应低于60℃。

⑥不同精度等级和参数的磨床与加工工件的精度尺寸参数相对应。

⑦不碰撞或拉毛机床工作面和部件。

当磨床运转500h后，需要进行一级保养，一级保养工作以操作人员为主，维修人员配合进行。

4．砂轮的选择

（1）磨粒的选择

磨粒又称磨料，其选择主要与工件材料及其热处理方法有关；通常要使磨料的硬度大于工件材料的硬度。常见的磨料及其应用范围如下：

①刚玉类

棕刚玉：代号A（GZ）（括号内为旧代号，下同），棕色。硬度高、韧性大、抗弯强度高。适用于磨碳素钢、合金钢、淬火钢、铸铁和青铜。

白刚玉：代号WA（GB），白色。比棕刚玉硬而脆、自锐性好、磨削力和磨削热量较小。适用于磨淬火钢、高速钢、合金钢、螺纹、齿轮、刀具、薄壁工件及细长轴等。

硌刚玉：代号（GG），粉红色。硬度与白刚玉相近而韧性较好。适用于磨合金钢、高速钢、锰钢及表面粗糙度值小的工件。

单晶刚玉：代号（GD），浅灰色或淡黄色。硬度和韧性都比白刚玉高，自锐性好。适用于磨不锈钢、高钒钢、高速钢等。

微晶刚玉：代号（GW），棕黑色。强度高、韧性和自锐性较好。适用于磨不锈钢、特种球墨铸铁。

②碳化硅类

黑碳化硅：代号（TH），黑色或深蓝色。硬度高、韧性低而脆。适用于磨铸铁、黄铜及其他非金属。

绿碳化硅：代号（GL），绿色。硬度与黑碳化硅相近而脆性更大。适用于磨硬质合金、光学玻璃、钛合金等。

③超硬类

人造金刚石：代号（JR），无色透明。硬度极高，磨削性能好。适用于磨硬质合金、光学玻璃等高硬度材料。

立方碳化硼：代号N（CRN），硬度略低于金刚石，有极好的切削性能。适用于磨高硬度、高韧性的难加工材料，如含钼、钒、钴较高的合金钢、不锈钢等。

（2）粒度的选择

粒度是表示磨粒尺寸大小的参数，颗粒尺寸大于50μm的磨粒用筛网法测定，粒度用所能通过每25.4（1英寸）长度上的筛网眼表示，数字越大，表示尺寸越小，如40#；颗粒尺寸小于40μm时用显微镜测定法，数字越大表示颗粒越大。用F表示，如F500。

常用粒度的使用范围如下：

40#～60#：用于一般磨削，能达到2.5～1.25的表面粗糙度；

60#～80#：用于半精磨或精磨，能达到0.63～0.20的表面粗糙度；

100#～240#：用于精密磨削，能达到0.16～0.10的粗糙度；

240#～F20：用于超精密磨削，能达到0.08～0.02的粗糙度；

F500～F600：用于超精密磨削、镜面磨削，能达到0.04～0.008的粗糙度。

（3）硬度的选择

砂轮的硬度是指结合剂黏结磨粒的牢固程度，也表示磨粒在磨削力的作用下，从砂轮表面脱落的难易程度。磨粒不易脱落的砂轮，称为硬砂轮；反之为软砂轮。自锐性越好，砂轮越软。

一般应按不同磨削条件选择砂轮硬度，并在保证加工精度的前提下使砂轮具有适当的自锐性。通常磨削硬度高的材料选用软砂轮，以保证磨钝的磨粒能及时脱落；磨削硬度低的材料用硬砂轮，以充分发挥磨粒的切削作用。硬度代号由软至硬分为A、B、C、D、E、F、G、H、J、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、Y共19级。

（4）砂轮的代号

根据国标GB/T2484-1994规定，砂轮各特性参数以代号形式表示，其书写顺序为：砂轮形状、尺寸、磨粒、粒度、硬度、组织、结合剂、最高工作线速度。比如：砂轮1-600×75×304-A60L5V-35m/GB/T2485表示半径为600mm、厚度为75mm、孔径为305mm、棕刚玉、粒度60、硬度L、5号组织、陶瓷结合剂、最高工作线速度35m/s的平形砂轮。

5. 砂轮的检查

安装砂轮前，必须仔细检查砂轮。步骤如下：

（1）检查砂轮的牌号是否正确，是否符合选用的性能、形状和尺寸。

（2）安装前应仔细检查是否有裂纹或局部受潮。检查时，可将砂轮用绳索穿过内孔，悬空吊起，并用木柄轻轻敲其侧面，若声音清脆，说明砂轮无裂纹；若声音破哑，说明砂轮有裂纹，就不能使用。

（3）对橡胶或树脂结合剂的砂轮，应检查存放期，时间过长应进行回转试验。

6．平面磨床砂轮的安装

M7120D型平面磨床选用直径250mm的平形砂轮，砂轮特性与外圆砂轮基本相同。安装与拆卸砂轮均采用专用的套筒扳手，如图4-10所示。安装步骤如下：

（1）擦干净磨头架主轴锥体外圆和砂轮法兰盘锥孔；

（2）将已安装好并经过静平衡的砂轮卡盘装到主轴上，用力推紧；

（3）装上专用垫圈；

（4）将紧固螺母旋到主轴上（左旋）；

（5）用专用套筒扳手（六角套筒）部分套到紧固螺母上，用锤子逆时针方向敲紧，使砂轮紧固在机床主轴上，如图4-11所示。

图4-10　平面磨床专用套筒扳手

图4-11　用专用套筒扳手紧固砂轮

（6）关上砂轮罩壳门，进行砂轮修整。

7．砂轮的拆卸

（1）打开砂轮罩壳门，用专用套筒扳手（六角套筒部分）套到机床主轴并紧螺母上，用锤子顺时针方向（砂轮旋转方向）敲击扳手，卸下并紧螺母和垫圈。

（2）将专用套筒扳手外螺纹部分按砂轮旋转方向旋转到砂轮卡盘螺孔内拧紧，如图4-12所示。

（3）用锤子敲击扳手，使砂轮连同卡盘从机床主轴上卸下来。

图4-12　用专用套筒扳手拆卸砂轮

8. 砂轮的修整

（1）用滑板体上的砂轮修整器修整砂轮

M7120型平面磨床在滑板体上装有固定的砂轮修整器，移动磨头，即可对砂轮进行修整。其优点是使用方便，金刚石不需经常拆卸；缺点是修整精度较低，如图4-13所示。

图4-13　用滑板体上的砂轮修整器修整砂轮

修整砂轮的步骤如下：

①在砂轮修整器上安装金刚石，并紧固。

②移动磨头，使金刚石处在砂轮宽度范围内。

③启动砂轮，旋转砂轮修整器捏手，使套筒在轴套内滑动，金刚石向砂轮圆周面进给。

④当金刚石接触砂轮圆周面后，停止修整器进给。

⑤换向修整时，将磨头换向手柄5拉出或推进，使磨头换向移动，并旋转砂轮修整器捏手，按修整要求予以进给。粗修整每次进给0.02～0.03mm。精修整每次进给0.005～0.01mm。

⑥修整结束，将磨头快速连续退至台面边缘。

⑦反方向（逆时针）旋转砂轮修整器捏手，使金刚石离开修整位置。

（2）在电磁吸盘上用修整器修整砂轮

如图4-14所示，在吸盘上使用的砂轮修整器的优点是既能修整砂轮外圆，又能修整砂轮端面，而且修整精度较高。缺点是使用不方便，每次修整后要从台面上取下来。由于工件高度与修整器高度一般有一定差距，所以每次修整辅助时间较长。

砂轮圆周面的修整步骤如下：

①将金刚石装入砂轮修整器内，并用螺钉紧固。

②将砂轮修整器安放在电磁吸盘台面上，并将电磁吸盘工作状态选择开关拨到“吸着”位置，用手拉动砂轮修整器，检查是否吸牢。

图4-14　在吸盘上使用砂轮修整器

③移动工作台及磨头，如图4-15所示使金刚石尖端离砂轮中心线1～2mm左右。

④启动砂轮，并摇动垂直进给手轮，使砂轮圆周面逐渐接近金刚石，当砂轮与金刚石接触后，停止垂直进给。

⑤移动磨头，作横向连续进给，使金刚石在整个圆周面上进行修整，如图4-16所示。

⑥继续进给与修整。

⑦修整至要求后，将磨头快速连续退出。

⑧将电磁吸盘工作状态选择开关拨至“退磁”位置，取下砂轮修整器，修整砂轮结束。

砂轮端面的修整步骤如下：

①将金刚石从侧面装入砂轮修整器内，并用螺钉紧固。

②将砂轮修整器安放在电磁吸盘台面上，通磁吸住。

图4-15　金刚石修整位置

图4-16　砂轮端面的修整

③移动工作台及磨头，使金刚石处于如图4-17所示左端的位置。

图4-17　砂轮端面的修整

④启动砂轮并摇动磨头横向进给手轮，使砂轮端面接近金刚石，当砂轮端面与金刚石接触后，磨头停止横向进给。

⑤摇动磨头垂直进给手轮，使砂轮连续垂直下降；当金刚石修到接近砂轮卡盘时，停止垂直进给。

⑥磨头作横向进给，进给量为0.020～0.03mm；再摇动垂直进给手轮，使砂轮垂直连续上升，在金刚石离砂轮圆周边缘约2mm处，停止垂直进给。

⑦如此上下修整数次，在砂轮端面上修出一个约1mm深的台阶平面。

⑧用同样方法修整砂轮内端面至要求（如图4-17所示右端位置）。

9．磨削加工平面

在平面磨床上磨削平面有圆周磨削和端面磨削两种形式。卧轴矩台平面磨床的磨削属于圆周磨削，砂轮与工件的接触面积小，生产效率低，但磨削区散热、排屑条件好，因此磨削精度高。下面主要介绍卧轴矩台平面磨床磨削平面的方法。

（1）平面磨削的几种方法

①横向磨削法。横向磨削法是平面磨削中最常用的一种磨削方法（如图4-18所示）。当在电磁吸盘台面上装夹工件后，工作台作纵向进给；滑板下降，磨头作垂直进给；当砂轮磨到工件后，磨头作横向断续进给，通过数次横向进给，磨去工件第一层余量，然后砂轮作第二次垂直进给；磨头换向继续作横向断续进给，磨去工件第二层余量。如此往复多次磨削，直至磨去全部余量。

横向磨削法的特点是：砂轮与工件接触面积较小，冷却和排屑条件较好；因此工件的变形、磨削热均比较小，砂轮不易塞实，加工精度高。

图4-18　横向磨削法

②深度磨削法。深度磨削法有两种磨削方法，如图4-19所示。

图4-19　深度磨削法

a. 深磨法。深磨法是采用较低的纵向进给速度，砂轮只作两次垂直进给，第一次为粗磨，垂直进给量等于全部粗磨余量（见图4-19（a））。当工作台纵向行程终了时，砂轮或工件横向移动3/4～4/5的砂轮宽度，直到将工件整个表面的粗磨余量磨完为止。第二次为精磨，垂直进给量等于精磨余量，其磨削过程采用横向磨削法，以保证磨削精度和表面粗糙度的要求。

b. 切入法。磨削时，砂轮只作垂直进给，在磨去全部余量后，砂轮退刀，并横向移动4/5的砂轮宽度，然后再作垂直进给，通过分段磨削，把工件整个面余量全部磨去（见图4-19 （b））。为了减小工件表面粗糙度值，用切入法时，可留少量精磨余量（一般为0.05mm左右），然后改用横向磨削法将余量磨去。

深度磨削法的特点是：生产效率高，加工质量也有保证，但磨削抗力大，仅适用于在功率大、刚性好的磨床上磨削较大型的工件及批量生产。

③台阶磨削法

台阶磨削法是根据工件磨削余量，将砂轮修成台阶形，使其在一次垂直进给中磨去全部余量（如图4-20所示）。台阶磨削法的特点是磨削效果较好，但砂轮修整较复杂，砂轮使用寿命较短，对机床和工件有较高的刚度要求。

（2） 平行面工件的磨削步骤

①用锉刀、磨石、砂纸等，除去工件基准面上的毛刺或热处理后的氧化层。

图4-20　台阶磨削法

②以工件基准面在电磁吸盘台面上定位。批量加工时，可先将毛坯尺寸进行粗略测量，按尺寸大小分类，并按序排列在台面上，然后通磁吸住工件。

③启动液压泵，移动工作台挡铁，调整工作台行程距离，使砂轮越出工件表面20mm左右，如图4-21所示。

1—工件；2—工作台；3—挡铁

图4-21　工作台行程距离的调整

④启动砂轮，降低磨头高度，使砂轮接近工件表面直到有微量火星出现，说明已经对好刀；然后开启切削液，砂轮作垂直进给。先从工件尺寸较大处进刀，用横向磨削法磨出上平面或磨去磨削余量的一半。

⑤以磨过的平面为基准面，磨削另一平面至图样要求。为获得较高的平行度，可将工件多翻几次身，反复磨削，这样可以把工件两个面上的残留误差逐步减小。

10．磨削加工外圆

外圆磨削一般是根据工件的形状大小、精度要求、磨削余量的多少和工件的刚性等来选择磨削方法。常用的磨削方法有纵向磨削法、横向磨削法、阶段磨削法和深度磨削法等四种。

（1）纵向磨削法

磨削时，工件转动（圆周进给）并和工作台一起作直线往复运动（纵向进给），当每一纵向行程或往复行程终了时，砂轮按要求的磨削深度作一次横向进给，在多次往复行程中磨去全部磨削余量，这种磨削方法称为纵向磨削法（如图4-22所示）。它的特点是：

①由于横向进给量较小，因而磨削力小，磨削产热少，工件加工精度高，表面粗糙度值较小。

②由于纵向行程往复一次时间较长，横向进给量又小，故生产效率较低。在日常生产中，纵向磨削法应用得最广泛，更适合细长轴的磨削。

（2）横向磨削法

磨削时，工件不作纵向往复运动，砂轮作连续的横向进给，直到工件余量全部切除为止。这种磨削方法称为横向磨削法（如图4-23所示）。

图4-22　纵向磨削法

图4-23　横向磨削法

横向磨削法的特点是：

①生产效率较高，适合于成批生产。

②可根据成形工件的几何形状，将砂轮外圆修整成成形面，直接磨出成形表面。

③砂轮与工件有较大的接触面积，磨削发热量大，容易使工件表面退火或烧伤。因此，磨削时，切削液供给必须充分。

④砂轮连续横向进给，工件所受压力较大，容易变形，不适合于磨削细长的工件。

⑤用横向磨削法，砂轮容易塞实和磨钝，故应经常修整砂轮。

（3）阶段磨削法（又称综合磨削法）

它是把工件分成若干小段，采用横向磨削法逐段进行粗磨，留0.03～0.05mm的精磨余量。最后用纵向磨削法精磨至图样要求。分段粗磨时，相邻两段间要有1.5mm的重叠，以保证各段外圆衔接好（如图4-24所示）。这种磨削方法适用于磨削余量多、刚性好的工件；因此磨削长度不宜太长，通常以分成2～4段进行横向磨削为宜。

图4-24　阶段磨削法

（4）深度磨削法（阶梯磨削法）

采用较大的磨削深度，用较小的纵向进给量，在一次纵向进给中磨去工件大部或全部的磨削余量，这种磨削方法叫做深度磨削法（如图4-25所示）。这种方法适用于磨削余量多、刚性好、精度要求较低的工件。

图4-25　深度磨削法

为了改善砂轮前侧受力状况，使砂轮磨削均匀，也可将砂轮修整成阶梯形或较小的斜度，如图4-26所示。阶梯砂轮左侧一个或几个台阶起粗磨作用，最后一个台阶起精磨作用。阶梯砂轮的台阶数及磨削深度由工件长度和磨削余量来确定。其原则是最后精磨台阶的长度应大于砂轮宽度的一半，以保证工件的加工质量。

深度磨削法的特点：

①砂轮的负荷比较均匀，可提高砂轮的使用效率和寿命，但砂轮的总寿命减少。

图4-26　阶梯磨削法

②粗、精磨在二次行程中完成，缩短了进给次数，提高了生产效率。

（5）工件找正方法

磨削外圆柱面时，为保证被磨零件不产生锥度误差，首先要找正工作台的正确位置。在加工中调整上工作台，来保证被磨工件的旋转轴线与工作台纵向运动方向平行。这是一项十分重要而且必须掌握的操作技能。

常用的调整方法有目测法找正、对刀找正和用标准样棒找正。

①目测法找正

a. 工件安装好以后，移动工作台，使砂轮停留在工件中间位置。

b. 砂轮架作缓慢横向进给，当砂轮接触工件产生火花的瞬间，停止横向进给，同时观察火花在砂轮宽度内的疏密程度。

c. 根据火花疏密的情况，确定调整方向。以M1432B为例，如果砂轮右端（即近尾座端）火花大，应调整螺钉顺时针旋转，上工作台作顺时针转动；反之，应逆时针旋转。

e. 调整时，使砂轮退离工件，松开螺钉松开压板，用扳手转动调整螺钉，使上工作台相对于下工作台进行转动（如图4-27所示），调整好后，拧紧螺钉。

1—上工作台；2—螺钉；3—压板；4—下工作台；5—百分表；6—调整螺钉

图4-27　上工作台调整装置

e. 启动工件，将已磨削的那段外圆摇离砂轮，磨削另一段外圆，继续观察，以相同的方法调整到火花在砂轮宽度内基本均匀为止。

f. 纵向移动工作台，使工件由中间向左右展开磨削，在磨削的同时，观察工件左右两端火花增减的情况，继续进行调整，直至工件全长上火花基本均匀。

g. 当工件外圆基本上磨出时，可用千分尺测量工件的锥度，如靠近头架端尺寸大于尾座端，为顺锥，应顺时针旋转调整螺钉。用此方法直到工件锥度找正为止。

这种方法调整简单，速度快，应用较广。

②对刀找正

a. 用横向磨削法，在工件需要磨削的外圆两端各磨一刀，使外圆基本磨出为止。

b. 根据磨出两端外圆时，横向进给手轮刻度盘的读数差值以及工件两端直径的差值，来判断工件产生锥度的情况并进行调整。

c. 继续进行对刀试磨，逐步找正，直至误差基本消除。

d. 用纵向磨削法磨削，待工件基本磨圆后，用外径千分尺测量工件两端的直径大小，根据直径差再进行精细调整，使工件圆柱度符合要求。

这种方法常用于磨削长度较长的工件。

③用标准样棒找正

a. 选择一根与工件长度相同的标准样棒，安装在两顶尖之间。

b. 将磁性表座固定在砂轮架上，使百分表测量头与顶尖等高，并垂直接触于工件的侧母线，如图4-28所示。

图4-28　用标准样棒找正工作台

c. 摇动横向进给手轮，使百分表测量头压缩0.8mm左右。

d. 使工作台作缓慢的纵向移动，并观察百分表在样棒全长上移动时的读数差。

e. 判断是顺锥还是倒锥，采用以上介绍的方法，调整上工作台的位置，反复调整，直到百分表在样棒全长上的读数相同为止。

这种调整方法主要用于工件余量极少的工件和超精磨工件的加工。

11．平面度的检测

（1）透光法

一般选用刀口形直尺测量平面度（如图4-29所示）。检验时，将直尺垂直放在被测平面上，刃口朝下，对着光源，观察刃口与平面之间缝隙的透光情况，以判断平面的平面度误差。

（2）着色法

在工件的平面上涂一层很薄的显示剂（红印油等），将工件放到测量平板上，使涂显示剂的平面与平板接触，然后双手扶住工件，在平板上平稳地移动（按8字形移动）。移动数次后，取下工件观察平面上摩擦痕迹的分布情况，以确定平面度误差。

图4-29　用透光法检验平面度

12．平行度的检验方法

（1）用千分尺测量工件相隔一定距离的厚度，若干点厚度的最大差值即为工件的平行度误差（如图4-30所示）。测量点越多，测量值越精确。

（2）用杠杆式百分表在平板上测量工件的平行度，如图4-31所示，将工件和杠杆式表架放在测量平板上，调整表杆，使杠杆表的表头接触工件平面（约压缩0.lmm），然后移动表架，使百分表的表头在工件平面上均匀地通过，则百分表的读数变动量就是工件的平行度误差。测量小型工件时，也可采用表架不动、工件移动的方法。

图4-30　用千分尺测量平行度图

图4-31　用杠杆表在平板上测量平行度