大直径薄壁零件的磨削加工

　　在拖式混凝土泵车中，有一种典型的大直径薄壁零件——中间套，其内孔直径为202mm，外径为212mm，壁厚仅为5mm，且该零件各尺寸之间的形位精度要求较高，外圆表面粗糙度Ra要求为0.4µm，外圆圆度误差要求小于0.010mm。由于零件壁厚较薄，在磨削外圆时，如果不采取措施，常常会因为夹紧力、磨削力、磨削热、内应力等原因，使工件产生较大的变形，不能保证零件的加工质量为减小零件的变形，我们根据零件的结构特点，制订了合理的加工工艺流程，设计了专用磨削夹具并采取了特殊的装夹方法，可以有效地保证该类零件的加工质量。

　　一、零件在磨削外圆时的变形分析

　　根据零件的外形特点，采用锥度心轴装夹时，工件在夹紧力的作用下，由于锥体的作用而产生的径向分力会使工件变形。此外，由于在磨削时，工件的内壁磨削热不易散失，磨削热也是引起薄壁零件变形的重要原因。由于工件变形，磨削后工件会形成马鞍形，难以保证工件的圆度及同轴度误差要求，必须通过设计专用夹具并采用合理的工艺方案才能确保零件的加工质量。

　　二、夹具结构和使用原理

　　该夹具为心轴、涨套可调式结构，由心轴1、固定销2、左定位板3、拉杆4、支撑板5、右定位板6、弹簧套7、压板8、带肩螺母9和顶丝螺栓10组成，其中左、右定位板与工件之间的配合为H6/h5，右定位板6与弹性套7之间的配合为E8/h7。弹簧套7的内锥度为20°使用夹具时，先用固定销2将左定位板3固定在心轴1上，然后在心轴的另一端安装上支撑板5，以零件加工好的内孔为定位基准装入夹具，再将右定位板6装在心轴上并与零件内孔配合，在夹具上插人两根拉杆4(位置均布)并用螺母锁紧，这样就将夹具紧固在工件上了：然后再将弹簧套7插入心轴1与右定位板6之间的间隙中，安装压板，拧紧心轴上的带肩螺母9，将弹簧套压入，弹簧套就可以起到自动定心作用，而使心轴的轴线与工件的轴线保持一致，夹具就安装完成了。零件加工好后先松开带肩螺母9，拧动三个顶丝螺栓10(三个顶丝螺栓10位置均布，并与两根拉杆4位置错开)，右定位板就可带动弹簧套7沿相反方向退出工件，夹具就可以方便的拆卸了。

　　三、磨削砂轮选型

　　选择砂轮时，砂轮特性如磨料、粒度、硬度、结合剂、石墨填料和砂轮组织对磨削质量都有影响，如果选择不当，就难以使工件达到预期的表面粗糙度。此外还应尽可能提高砂轮的切削性能，控制好砂轮工作表面磨粒的微刃及其等高，并使其保持锋利状态。鉴于该零件的材料为45号钢，为降低零件表面粗糙度，所选用的砂轮磨料的粒度要适中，硬度可以稍小一些。这是因为太硬的砂轮当其已完全钝化后，磨粒仍不能脱落，继续磨削反而使粗糙度变大。实际应用中，砂轮的选用以微晶刚玉或单晶刚玉、硬度为中级(K)、粒度为46号至60号为宜。此外，砂轮在使用前必须要经过修整，使砂轮表面有良好的磨粒切刃和微刃的脱粒性及等高性，从而确保工件磨削的表面粗糙度要求。

　　四、磨床设备选用

　　为减小零件加工的形位误差，设备的选择非常重要。要求机床主轴要有较高的回转精度，径向跳动不大于0.001mm，主轴刚度好，机床各部分不应有振动现象，兰生公司提供的日本太阳工机数控立式磨床具有磨削精度高、加工效率高、占地面积小、自动化程度高等优点。特别在大工件的装夹方面具有卧式磨床没有的优点。是大直径薄壁零件磨削加工的最佳选择。