斜面、圓弧精密成型磨削工藝與加工方法研究

張 濤

（成都市技師學(xué)院（成都工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院），成都 611743）

在汽車、手機、電腦等精密鏈接器模具零件成型加工中，斜面和圓弧是常見的典型加工形狀，對其位置公差和尺寸公差有著極為嚴(yán)格的技術(shù)要求。相對普通的平面、六面體、臺階、直槽加工而言，在精密成型磨削加工中需要操作者有著較高的技能和工藝要求，同時需要配合輔助工具靈活貫通地配合應(yīng)用，保證加工精度的同時更能有效提高效率和零件品質(zhì)。

1 斜面成型加工

在精密成型磨削加工中常見的斜面種類如圖1 所示，各種形狀的斜面在加工時需要選用不同種類的砂輪和加工方法，合理的加工工藝和加工方法能提高現(xiàn)場的產(chǎn)能和效率。

圖1 常見斜面

修整斜面成型砂輪的工具是角度成型器，砂輪角度修整器是根據(jù)正弦原理修整砂輪斜面，讓安裝在角度修整器上的修刀筆成幾何角度，通過往返移動修整器上的滑動座從而帶動修刀筆完成砂輪的角度修整工作。在砂輪斜面加工中其是最主要的修整成型工具，其使用方便且快捷。計算公式為H=L×sina，H為所墊塊規(guī)的高度，L為角度成型器的中心距，常用的角度成型器的中心距為50.00 mm；a為斜面與水平面所成夾角[1]。

1.1 角度修整器使用的注意事項

第一，角度修整器的底座外側(cè)端面需要緊挨著平臺的靠板，從而保證修刀筆的運動軌跡方向與修整的砂輪的徑向是垂直，同時在修整的過程中修刀筆的尖點應(yīng)在砂輪的垂直點正下方保證其修整角度的準(zhǔn)確性。

第二，在砂輪修整的過程中，因為角度修整器導(dǎo)軌間有裝配間隙，修整時應(yīng)保證其2 個滑動導(dǎo)軌面形成最大面積的貼合，在往返推動滑座時用力均勻，保證其運動的穩(wěn)定性。

第三，為了安全起見，粗修砂輪斜面時，修刀應(yīng)至上向下運動來去除余量。

第四，角度修整器滑座滑動時要向下壓緊，因為長時間使用后，滑座間有磨損間隙，向下用力的作用主要在于消除滑塊與滑座導(dǎo)軌間間隙，避免產(chǎn)生修整誤差。

第五，在精修砂輪時進(jìn)刀量選擇參考為0.001～0.01 mm/次，修整完畢后不進(jìn)刀空走幾刀以保證成型斜面的光潔度。

第六，在墊塊規(guī)時，角度器a角度應(yīng)小于或等于45°，修整大于45°的成型砂輪時，塊規(guī)應(yīng)按（90°-a）角度來墊，并將角度成型器豎直裝于平臺上來修整角度。

第七，精修時應(yīng)注意進(jìn)刀的正確方向，避免在修整過程中金剛石尖點崩掉。

選擇粒度大小合適的砂輪修整其底面和側(cè)面；計算所墊塊規(guī)的高度。計算公式為H=L×sina，盡量選擇最少數(shù)量的塊規(guī)，以減少疊加后的累積誤差，從而保證角度的準(zhǔn)確性；先粗修砂輪，然后用所修砂輪切試切片并在投影機上測量，根據(jù)測量尺寸來精修砂輪，保證斜面成型砂輪的尺寸及角度[2]。

1.2 正弦臺使用及注意事項

斜面成型的輔助工具正弦臺，正弦臺在斜面加工中也是重要輔助工具之一，一般用于較大斜面的加工，其原理同角度成型器一樣，也是利用正弦原理通過墊塊規(guī)來實現(xiàn)工件斜面的成型。H為正弦臺所需墊塊規(guī)的尺寸；a為斜面與水平面所成的夾角；L為正弦臺的中心距（常用的有127、100、75 mm3 種）。

注意事項如下。

第一，在正弦臺上加工工件之前，平臺、靠板均要修平且正弦臺裝平找正。

第二，墊塊規(guī)時應(yīng)注意是否墊放在正弦臺及塊規(guī)的工作面上。

第三，塊規(guī)裝上正弦臺后應(yīng)用手輕輕向下按壓平臺面，使墊塊規(guī)處密合更緊，在鎖緊正弦臺兩邊螺絲時應(yīng)用力均勻。

第四，墊好塊規(guī)并鎖緊螺絲后應(yīng)用手輕輕推動塊規(guī)，檢測是否壓緊穩(wěn)固。

1.3 斜面成型磨削方法

1.3.1 利用正弦臺加工成型斜面

1）將正弦臺輕輕放在工作平臺上，靠緊平臺靠板、工作平臺上磁。

2）用46J（K）修好正弦臺的工作面及靠板。

3）將正弦臺角度調(diào)整到與工件要求角度一致并鎖緊螺絲。

4）將工件裝夾于正弦臺上用46J（K）砂輪加工，加工中要多次測量。

5）在正弦臺上進(jìn)刀方向與圖紙尺寸方向不一致，應(yīng)計算進(jìn)刀量。

進(jìn)刀量：AD=ABsinβ=ACcosβ[3]。

1.3.2 利用斜面成型砂輪加工斜面

此方法一般用來加工斜面面積較小、形狀較為復(fù)雜且不可直接利用正弦臺或正弦桿加工的工件，這種加工技術(shù)比用輔助工具傾斜裝夾工件加工的技術(shù)高并且用途廣。如圖2 所示，當(dāng)圖中H<6 mm 時，修成型砂輪直接對刀加工成型；當(dāng)圖中H>6 mm 時，因使用為6 mm 寬的砂輪寬度不夠，需要將加工斜面分為二次加工成型，第一次磨削時先將成型斜面尺寸加工到位，然后在加工到尺寸的成型面上涂上記號筆，第二次移位成型磨削時輕輕擦到第一次記號筆筆痕即可。若斜面很大，第一次磨削成型后可以將工件裝夾于正弦臺上加工到位，在加工過程中要注意砂輪的磨損情況，發(fā)現(xiàn)砂輪磨損應(yīng)及時修整[4]。

圖2 斜面加工流程

第二種斜面的加工，當(dāng)成型斜面H<6 mm 時，直接將砂輪修整為成型角度加工零件至尺寸到位；當(dāng)成型斜面H>6 mm 時，修整好后的成型砂輪，分為2 次加工成型面，第一次先磨削外側(cè)減少砂輪兩側(cè)發(fā)熱量，第二次磨削時用投影儀測量出B值后，將砂輪移出到斜面最終尺寸加工到位即可保證斜面精度。

2 圓弧成型加工

在精密成型模具零件中，常見的圓弧有以下4 類，如圖3 所示，此類圓弧加工技術(shù)難點高，對砂輪的修整也極為嚴(yán)格，加工時需要使用輔助工具對砂輪進(jìn)行修整。

圖3 常用圓弧種類

2.1 砂輪圓弧成型器

砂輪圓弧成型器的功能，主要用于精密手搖磨床上修整砂輪的直線和圓形弧度的一種專業(yè)成型工具。其工作原理是通過金剛石修刀筆筆尖的往返運動來修整出砂輪的磨削圓弧型面。在砂輪圓弧成型器中砂輪的基準(zhǔn)面到其軸心的距離為N，在對圓弧面修整時其修整器外圓弧尺寸為：H1=N-R1；在對內(nèi)圓弧修整時其修整器內(nèi)圓弧尺寸為：H2=N+R2[5]。

2.2 圓弧砂輪的修整

根據(jù)圓弧砂輪成型器的公式計算出需要的墊塊塊規(guī)尺寸，或者使用量具直接測量墊塊尺寸并調(diào)整圓弧砂輪成型器修刀的位置。

先將砂輪底部和側(cè)面修平，再將圓弧砂輪成型器的側(cè)面靠緊平臺的基準(zhǔn)靠板，檢測無晃動后再次調(diào)整圓弧砂輪成型器上的刻度線將零點位置對齊，將圓弧砂輪成型器上的金剛石修刀筆筆尖對齊到砂輪的下方，同時將數(shù)顯表上的Z軸方向歸零。

將圓弧砂輪成型器旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行砂輪另一側(cè)面對刀，將數(shù)顯表上的Y軸數(shù)顯歸零，對刀時砂輪轉(zhuǎn)速為1 800～2 400 r/min。

修整砂輪外圓弧時，將工作平臺Y軸搖至零位，將上下方向（及Z軸）提高到R值處，開始緩慢進(jìn)刀（0.001～0.005 mm/次）；同時圓弧砂輪成型器不斷以0°～90°往返旋轉(zhuǎn)，直到數(shù)顯兩軸都到零位為止。

切試切片在投影機上測量成型砂輪R尺寸，若不符合要求則重新修整[6]。

2.3 圓弧的成型磨削方法

修整圓弧成型砂輪，成型砂輪在靠板上對刀，前后方向數(shù)顯歸零；再在工件上表面上對刀，將上下方向數(shù)顯歸零；將成型砂輪移至Y=a，Z=0 即可向下進(jìn)刀，當(dāng)快要到位時，即Z值快要到R值時（留0.02～0.03 mm）冷卻后取下工件測量，再根據(jù)測量的余量再次裝夾后加工到位。加工時不可一次性到位；180°圓弧加工時將工件反轉(zhuǎn)裝夾以同一砂輪加工即可。注意：R值比較大時應(yīng)該先粗加工，精加工時圓弧砂輪如有磨損也應(yīng)重修砂輪[7]。

修整圓弧成型砂輪，將砂輪寬度修整為2×R，再將調(diào)整好的圓弧砂輪成型器裝于平臺上，調(diào)整圓弧砂輪成型器的零刻度位置后將Z軸方向數(shù)顯歸零；將圓弧砂輪成型器旋轉(zhuǎn)90°在砂輪側(cè)面對刀后將Y軸方向的數(shù)顯歸零，側(cè)面對刀應(yīng)在砂輪的內(nèi)外兩側(cè)面對刀，兩側(cè)面對刀誤差要求在0.002 mm 內(nèi)；砂輪轉(zhuǎn)速為1 800～2 400 r/min，在數(shù)顯Y=0X=-R（向上提高一個R值）時開始緩慢下刀，每次進(jìn)刀量為0.001～0.005 mm；同時R 器以兩邊各90°不斷往返旋轉(zhuǎn)，直到數(shù)顯上X、Y值均為零時為止；測量圓弧成型砂輪尺寸，若不符合要求則重修（注意：R值太大時應(yīng)先粗修）。

加工：成型砂輪在靠板上對刀，前后方向數(shù)顯歸零，再在工件上對刀，上下方向數(shù)顯歸零，即可向下磨削，當(dāng)還有0.03～0.05 mm 余量時冷卻后取下工件，測量后根據(jù)余量進(jìn)刀加工到位。注意：工件余量大時應(yīng)先粗切，砂輪如有磨損則應(yīng)重修砂輪[8]。

2.4 斜面接圓弧的成型

常見的簡單斜面接圓弧有以下幾種，如圖4 所示。

圖4 常見的斜面圓弧種類

2.4.1 第一種圓弧的成型加工

修整第一種斜面接圓弧成型砂輪，選擇合適的砂輪，先修平砂輪的底面、側(cè)面，再用角度成型器修整砂輪的斜面；裝上調(diào)好的圓弧砂輪成型器，在砂輪的底步先進(jìn)行對刀，將Z軸數(shù)顯清零后，將修整器旋轉(zhuǎn)至一定的角度鎖緊，在Z軸數(shù)顯是歸零的情況下，移動拖板前后方向，讓修刀筆筆尖點慢慢地靠近砂輪的斜面，碰到后前后數(shù)顯歸零；在前后方向數(shù)顯是零的狀態(tài)下，砂輪上下方向提升一個R值后，圓弧砂輪成型器不斷以0°-a°往返旋轉(zhuǎn)，同時上下方向數(shù)顯下刀至零位即可；測量成型砂輪，若不符合要求則重新修整，符合要求則可開始成型加工；將修好的成型砂輪在工件上試切對刀，取下工件測量，再根據(jù)余量進(jìn)刀加工到位即可[9]。

2.4.2 第二種斜面圓弧的成型加工

先將工件的斜面成型加工到位，修整為第二種斜面圓弧成型砂輪，選擇合適的砂輪，修整砂輪的底面和側(cè)面；裝上調(diào)好的圓弧砂輪成型器，先在砂輪的底面對刀，上下方向數(shù)顯歸零，然后圓弧砂輪成型器旋轉(zhuǎn)至90°鎖緊，搖動Y軸手柄讓金剛石修刀筆尖在砂輪的內(nèi)側(cè)面對刀后將Y軸數(shù)顯歸零；在前后、上下數(shù)顯都在零位的狀態(tài)下，圓弧砂輪成型器不斷以0°～90°往返旋轉(zhuǎn)，同時砂輪慢慢下降直到數(shù)顯上下方向為AC值；若不符合要求則重新修整，符合則可用于成型加工，成型砂輪在靠板及工件上對刀，將前后方向數(shù)顯移至大于a值處向下切，當(dāng)上下快要到位時（留0.03 mm 左右余量），冷卻后再磨削一次，取下工件測量，再根據(jù)余量進(jìn)刀加工到位即可。

2.4.3 第三種斜面圓弧的成型加工

修整第三種斜面接圓弧的砂輪，選擇合適的砂輪修整側(cè)面；調(diào)試好圓弧砂輪成型器，將圓弧砂輪成型器置于一合適高度，然后將圓弧砂輪成型器旋轉(zhuǎn)至角度a°，在砂輪斜面上對刀，將砂輪前后方向的數(shù)顯歸零。再將圓弧砂輪成型器角度旋轉(zhuǎn)至b°，在另一側(cè)的斜面上對刀并讀數(shù)；當(dāng)兩斜面不對稱，即a°≠b°時，先修好雙斜面砂輪，然后試切塑膠片或石墨片投影，讓兩斜面與圈板上需要的圓弧相切，找到圓心到砂輪側(cè)面的距離a，最后用調(diào)好的R器在砂輪側(cè)面上對刀，對刀完成后將數(shù)顯移至a-b（即a-R）處；再次將砂輪Z軸提升起來，將圓弧砂輪成型器以a～b°角度往返旋轉(zhuǎn)，慢慢勻速向下進(jìn)刀，直到下刀到零位為止。試切測量所修砂輪尺寸，若不符合要求則重修砂輪；用此砂輪在靠板上對刀后再在工件上試切對刀，也可只在工件上試切對刀。然后取下工件測量，再根據(jù)實測尺寸將砂輪移至所需位置加工到位即可[10]。

3 結(jié)束語

合理的工藝與方法能有效提高效率與產(chǎn)能，但磨削工藝和方法并不是不可改變，一位技術(shù)精湛的工匠會在實際加工中對工藝及方法融會貫通地靈活運用，讓精密成型磨削精度更上一個臺階，相信通過不斷地研究與學(xué)習(xí)，對于連接器精密模具零件的制造、工藝、方法會進(jìn)一步優(yōu)化與改進(jìn)，讓精密成型磨削技術(shù)得到更好的提升。