工件的安装与磨削加工

5.4.4　工件的安装与磨削加工

1．外圆磨削

外圆磨削可以在普通外圆磨床或万能外圆磨床上磨削。

（1）工件的装夹。在外圆磨床上，工件一般用前、后顶尖装夹，也可用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、心轴装夹。

1）顶尖装夹。如图5-59所示，其安装方法与车削中所用方法基本相同，但磨床所用顶尖都是死顶尖，不随工件一起转动，并且尾座顶尖是靠弹簧推紧力顶紧工件，这样可以减小安装误差，提高磨削精度。

磨削前，要对工件的中心孔进行研磨，以便提高其几何形状精度，降低表面粗糙度。一般采用四棱硬质合金顶尖，在车床或钻床上进行，研亮即可。当中心孔较大、修研精度较高时，必须选用油石顶尖或铸铁顶尖作前顶尖，用一般顶尖作后顶尖。研磨时，头架旋转，工件不旋转（用手握住），研好一端后再调头研磨另一端。

图5-59　顶尖安装工件

1—夹头　2—拨盘　3—前顶尖　4—头架主轴　5—拨杆　6—后顶尖　7—尾座套筒

2）卡盘装夹。端面上没有中心孔的短工件可用三爪或四爪卡盘装夹，装夹方法与车削装夹方法相同。

3）心轴装夹。盘套类工件常以内圆定位磨削外圆。此时必须采用心轴来装夹工件，心轴可安装在两顶间，如图5-60所示小锥度心轴和如图5-61所示台阶心轴；有时也可以直接将心轴安装在头架主轴的锥孔里，如图5-62所示为可胀心轴。

图5-60　小锥度心轴

1—心轴　2—工件

图5-61　台阶心轴

1—心轴　2—工件　3—开口垫圈　4—螺母

图5-62　可胀心轴

1—磨床头架主轴　2—筒夹　3—工件　4—锥套　5—螺钉

（2）外圆磨削加工。工件的外圆一般在普通外圆磨床或万能外圆磨床上磨削。外圆磨削一般有纵磨、横磨和深磨三种方式，如图5-63所示。

1）纵磨法。纵磨法是工件随工作台纵向往复运动，即纵向进给。每个行程终了时砂轮作横向进给一次，磨到尺寸后，进行无横向进给的光磨行程，直至火花消失为止，如图5-63（a）所示。纵磨法磨削外圆可用同一砂轮磨削长度不同的工件，磨削质量好，适合于磨削长轴或精磨，但磨削效率低。

2）横磨法。横磨法是工件不作纵向进给，砂轮以缓慢的速度连续或断续地向工件作横向进给，直至加工完毕，如图5-63（b）所示。此方法常用于刚性较好且较短的工件，砂轮的宽度一般大于工件磨削部分的长度。它的特点是：充分发挥了砂轮的切削能力，磨削效率高；但因工件与砂轮的接触面积大，工件易发生变形和烧伤；砂轮形状误差直接影响工件几何形状精度，故磨削质量较低。

生产中常先用横磨法对较长轴分段进行粗磨，以提高效率；再用纵磨法进行精磨，以提高精度。这种磨法也叫做综合磨削法。

3）深磨法。用较小的纵向进给量，在一次行程内磨削全部余量的磨削方法叫做深磨法。深磨法是利用砂轮斜面完成粗磨和半精磨，最大外圆完成精磨和修光，全部磨削余量一次完成，见图5-63（c）。深磨法适用于刚性好的短轴的大批量生产。

图5-63　外圆磨削工艺方法

2．内圆磨削

内圆磨削可以在普通内圆磨床或万能外圆磨床上进行。

（1）工件的装夹。在内圆磨床上，工件一般可用三爪卡盘装夹；对于形状比较复杂的工件可用四爪卡盘或花盘装夹；对于较长的套类零件可用卡盘和中心架装夹，装夹方法与车削装夹方法基本相同。

（2）内圆磨削。内圆磨削主要用于淬火工件的圆柱孔和圆锥孔的精密加工。内圆磨削的砂轮因受孔径的限制，直径不能过大，为了达到很高的磨削速度，要求内圆磨床具有很高的主轴转速。由于砂轮直径小，砂轮消耗大，在工作中常分粗磨和精磨两个阶段。

图5-64　内圆磨削

图5-64为内圆磨削示意图。其头架安装在工作台上，可随工作台沿床身导轨做纵向往复运动。工件安装在头架上，由主轴带动作圆周进给运动。砂轮由砂轮架主轴带动作旋转主运动，砂轮架可由手动或液压传动沿床鞍作横向进给，工作台每往复运动一次，砂轮架作横向进给一次。

3．圆锥面磨削

圆锥面可分为外圆锥面和内圆锥面两种：

（1）外圆锥面磨削。一般在普通外圆磨床或万能外圆磨床上磨削。根据工件的形状和锥角大小，可用以下三种磨削方法：

1）转动工作台法。常用于磨削锥面长而锥角小的外圆锥面。磨削时，把工件安装在两顶尖之间，再根据工件圆锥半角（α/2）的大小，将上工作台相对下工作台逆时针转过同样大小的角度，见图5-65。

图5-65　转动工作台磨外圆锥面

磨削时，一般采用纵磨法，也可以采用综合磨削法。用这种方法只能磨削圆锥角小于12°～18°的外圆锥面。用转动工作台磨外锥面，因机床调整方便，工件装夹简单，精度容易控制，质量好，因此，除了工件圆锥角过大受工作台转动角度限制外，一般都应采用这种方法。

2）转动头架磨外圆锥面。常用于磨削锥度较大和长度较长的工件。磨削时，把工件装夹在头架卡盘中，再根据工件圆锥半角（α/2）将头架逆时针转过同样大小的角度，然后进行磨削，见图5-66。角度值可从头架下面底座上的刻度盘上确定。但是，头架刻度不是很精确，必须经试磨削后再进行调整。

图5-66　转动头架磨外圆锥面

3）转动砂轮架磨外圆锥面。常用于磨削锥度较大和长度较短的工件。如图5-67所示，砂轮架转过的角度也应等于工件的圆锥半角。磨削时必须注意工作台不能作纵向进给，只能用砂轮的横向进给来进行磨削。因此，工件的圆锥母线长度应小于砂轮的宽度。这种方法加工效率较高，但由于磨削时工作台不能纵向运动，不易提高工件精度和减小表面粗糙度。因此，一般情况下很少采用。

图5-67　转动砂轮架磨外圆锥面

（2）内圆锥面的磨削。内圆锥面可以在内圆磨床或万能外圆磨床上进行磨削。磨内圆锥面的原理与磨外圆锥面相同，其方法一般有以下两种：

1）转动工作台磨内圆锥面。在万能磨床上磨内圆锥面的方法见图5-68。磨削时，将工作台转过一个与工件圆锥半角相同的角度，并使工作台带动工件作纵向往复运动，砂轮作横向进给即可。这种方法由于受工作台转角的限制，因此，仅限于在磨削圆锥角在18°以下长、度较长的内锥面。

2）转动头架磨内圆锥面。磨削时，将头架转过一个与工件圆锥半角相同的角度，使工作台进行纵向往复运动，砂轮作微量横向进给即可，见图5-69。

这种方法可以在内圆磨床上磨削各种锥度的内圆锥面以及在万能外圆磨床上磨削锥度较大的内圆锥面。由于采用纵向磨削，能使工件获得较高的精度和较小的表面粗糙度。因此，一般长度较短、锥度较大的零件都采用这种方法。

图5-68　转动工作台磨内圆锥面

图5-69　转动头架磨内圆锥面

4．平面磨削

平面磨削在平面磨床上进行，一般作为铣削和刨削加工后的精加工工序。

（1）平面磨削的工件装夹。平面磨床工作台上装有电磁吸盘。电磁吸盘用于装夹各种导磁材料制成的工件。导磁性工件如钢、铸铁件等可直接安装在工作台上。电磁吸盘由吸盘体、线圈、盖板、心体、绝磁层等几部分组成，如图5-70所示。当线圈中接通直流电源时，将工件吸住。工件加工完毕后，只要将电磁吸盘激磁线圈的电源切断，即可卸下工件。铜、铝等非导磁性工件通过精密平口钳等其他安装方法装夹。

图5-70　电磁吸盘

1—心体　2—吸盘体　3—工件4—绝磁层　5—盖板　6—线圈

（2）平面磨削。磨削平面的方式有两种，用砂轮的周边进行磨削称为周磨；用砂轮的端面进行磨削称为端磨，如图5-71所示。

图5-71　平面磨削

1）周磨。如图5-71（a）所示，在矩台卧轴平面磨床上磨削，砂轮作旋转主运动，工件装在工作台上作纵向往复进给运动，砂轮的横向间隙进给由手动或液压传动实现，垂直间隙进给由手动实现。

周磨平面时，砂轮与工件的接触面积很小，排屑和冷却条件均较好，所以工件不易产生热变形，而且因砂轮圆周表面的磨粒磨损均匀，故加工质量较高，适用于精磨。

2）端磨。如图5-71（b）所示，在矩台立轴平面磨床上磨削，砂轮作旋转主运动，工件装在工作台上作往复直线运动，砂轮还定时作垂直进给。

端磨平面时，砂轮与工件接触面积大，冷却液不易注入磨削区内，所以工件热变形大，而且因砂轮端面各点的圆周速度不同，端面磨损不均匀，所以加工精度较低。但其磨削效率高，适用于简单平行面的粗磨。

5．无心磨削

无心磨削的工件不用顶尖或卡盘来夹持，而由一个托板托住，并由砂轮对面的导轮（摩擦轮）带动而获得旋转和轴向进给运动。当砂轮和导轮制成一定形状时，又可以磨削阶梯面、圆锥面和其他成型表面（无轴向进给）。无心磨削主要用于外圆磨削，也可以进行内圆磨削。

外圆无心磨削和内圆无心磨削的工作示意见图5-72。用无心磨床磨削工件时生产效率很高，但改换工件时调整磨床很费时间。主要用于磨削大批量的细长轴和无中心孔的轴、套、削等。

图5-72　无心磨削

1—工件　2—导轮　3—支架或支持滚轮　4—砂轮　5—压轮