磨床加工的特点


在工厂常见的是外圆磨床、内孔磨床和平面磨床。也有工具磨床以及其他专用磨床，如齿轮磨床，螺纹磨床，拉刀磨床等。跟其他机床一样，每种机床都有他加工的特点，用户根据需要选择。
 
磨床加工属于精加工的范畴。一般作为机械加工的最后一道工序。对于批量加工，大多数零件的尺寸公差可以稳定控制在0.025以内，表面粗糙度可以控制在Ra0.8~Ra0.4。各外圆同轴度可以控制在0.025以内。这种精度可以满足大多数零件的加工要求了，当然有些特殊的零件打不到上述要求也是有的事，具体事情具体分析，但磨床属于精加工机床这点不会改变。
 
磨床种类较多，现在主要讲讲外圆磨床和平面磨床。先讲平面磨床。顾名思义，平面磨床就是针对平面的加工。其工作台为一个电磁吸盘，一般工件直接放在工作台上，不用另外装夹，直接通过电磁开关将工件吸紧在工作台上，这样就可以加工了，极其方便。但应当注意，避免大进给加工，一方面防止工件松动，另一方面为了保持机床精度。
 
对于平面磨床，其磨削平面度一般可以控制0.01以内。对于磨削相对的两个面，平面度可以控制在0.04以内，对于小件0.01都没问题。对于平行度要求高的易变形件，两个加工面要互为基准，反复磨削才能达到要求。比较薄的零件，加工后容易反弹变形，必须两个面要反复磨削，而且磨削量要少。
 
平面磨床加工的工件材料，铸件钢件都有，似乎没什么规律。若加工的是单一平面，可能这个平面作为箱体结合面的密封面。若是两个面，很多的是对两个面的平面度有要求，或是尺寸要求严格。
 
外圆磨床应当是用得最广泛的磨床了。主要针对轴类的加工，而且是钢件。主要加工特点是靠两个顶尖来保证工件的跳动。左边头架一个顶尖，右端尾座一个顶尖，俗称“两顶”。在头架端，有旋转拨盘，可以带动工装或鸡心夹（下左图），从而使工件旋转。鸡心夹是外圆磨床上一个极其重要的工装。
                 
                   

对于套筒/法兰类的零件，可以穿心轴加工（上右图）。即心轴上两端加工有中心孔，心轴外圆跟两端中心孔的同轴度一般小于0.005。心轴为锥度心轴，这个有国家标准，按标准选取就是了。定位精度要求越高，锥度比值越小，如1：3000，1：15000。靠这个锥度锁紧工件。相锥度心轴的应用，当于重新为工件造了一个基准，使得一些套筒类零件的磨削成为可能。那这个附加的基准会不会影响被加工件的同轴度呢？根据实际经验，控制在0.025没问题。这个精度对于大多数零件足够的了。
 
对于外圆磨床加工，最头疼的问题莫过于椭圆的问题了。这个对于大件零件的加工，尤为突出。产生椭圆的因素很多，机床本身、工人操作手法都会影响，但最主要的原因是中心孔的精度。所谓中心孔精度指的是，中心孔的圆度。因为大多数磨床使用的是固定顶尖，又称“死顶尖”，其特点是工件旋转时，顶尖不跟着旋转。所以工件与顶尖会形成相对运动。若工件两端中心孔有椭圆，由于相对运动，中心孔的椭圆误差会复映到磨削外圆上。一般工艺上要求工人在加工时，检查中心孔的完好性，比如不许有碰伤，不得粘有杂物。装夹完毕后，还需在顶尖处滴上润滑油，以减轻工件与顶尖的研磨。
 
磨床作为精加工的设备，加工余量一般不多，因为磨床属于高精度设备，大余量大进给加工都不利于机床加工精度的保持。一般加工余量0.3比较合适。有些零件要求高，需分粗精。这样精加工工序会更少，一般精磨余量就留0.1左右。
 
当然，有些零件经热处理后，出现变形导致跳动大，特别是细长轴类零件。为保证磨削外圆能见光，一味加大余量是不现实的，对于工艺要求来说，也是不明智的。这时候一般会增加一道校直工序，采取冷校直或热校直，问题都不大。这样会使得工艺过程更加合理，也使得机床有更长的寿命。还有另外两个做法：反变形处理和减少变形处理。反变形处理，一般是根据实际情况总结经验教训采取某些手段，使零件预先变形，变形方向跟热处理变形方向相反，这样叠加后，变形会减少。还有就是通过改变零件结构或者热处理吊装方式使得热处理变形减少。实际上，后者比前者更有效。最保守，最能保证质量的就是增加校直工序了。
 
有人担心，校直是变形加工，会不会反弹。笔者曾做过轴类零件的对比试验，每隔一个星期测量一次，连续测量一个月，经校直和不经校直的，检测数据无法从统计学上区分有明显差别。
 
对于普通磨床用的砂轮，线速度一般小于35m/s，这个对于工艺工程师应该知道。再高的也有，不过线速度太高，对砂轮质量和磨床质量要求都会成倍的提高，这涉及到动平衡和精度的问题。另外砂轮选取的原则，一般是软的材料选用硬的砂轮，硬的材料选用较软的砂轮。但不是绝对，因为所谓软硬的界定界限有时是比较模糊的。砂轮的选取是个大学问，但不一定要求人人都是专家，所以一般根据厂家推荐的选取，有疑问的，做个对比实验，结果就出来了。作为一个工艺工程师，只要把握大方向就行了。
 
随着技术的发展，超硬刀片的制造取得很大的进步，近十年来在以车代磨技术发展得很快，但要真正取代磨床，不现实。所谓的以车代磨其实是在小领域取得的，应用最多的是法兰类零件，加工时不需掉头加工，或者允许掉头以低精度加工的零件。对于淬硬的，同一个零件有多个位置有精度及同轴度要求的，如轴类，磨削几乎是唯一的加工方式。此外有些应用于特殊领域的，不允许出现螺旋刀纹，如与油封配合的轴段，而且此种情况下，磨削要不许轴向进给。不过，磨床上加装自动测量是有迫切的要求，因为现在高素质的磨工不好招了。技术上也不复杂，成本不算高。数控磨床那边，由于成本高，中小企业应用较少。