薄片工件磨削变形问题分析——Mrbrianzhao

薄片形状的工件, 其在磨削的时候会出现变形的情况, 这是许多师傅于日常进行加工期间都遭遇过的问题。今日我们要来展开讨论一番, 究竟是有着怎样的缘由致使薄片工件容易产生变形, 以及针对这种情况应该采取怎样的解决办法。

一、问题出在哪儿？

具有薄片特质的工件, 其最为突出之处在于“薄”这一特性, 此“薄”可界定为厚度较小, 同时其刚性欠佳。越这般薄的工件愈发近似于一张纸, 难以承受过大的力量施加于其上。然而磨削加工本身实则是表现为“硬碰硬”之态势的过程, 那砂轮若要将材料切割掉, 必然得施加相应压力, 但凡存在压力便会引发变形情况。更为棘手的是, 在磨削过程当中会生成数量众多的热量, 而薄工件散热速度又较为缓慢, 一旦热量积聚起来, 工件随即就会出现膨胀变形的状况。

简洁来讲, 薄片形状的工件出现磨削变形的情况, 从根本原因方面去看, 存在着四个缘由: 一是所施加的夹紧力过大, 二是磨削过程中产生的热量过高, 三是磨削时的力量太过猛烈, 另外还有材料内部自身存在的残余应力在其中起到干扰作用。

二、四个原因，一个一个说

第一，夹紧力。

将工件借助卡盘或者压板予以固定, 当夹紧力施加上来时, 薄工件已然发生了变形, 在此情形下, 把它研磨得极其平且分外圆, 然而, 一旦将夹具松开, 工件出现回弹, 尺寸便又不再正确了, 此乃“夹紧变形”的典型状况。

对于解决思路而言, 是十分直接的: 千万别采用点接触的那种方式去进行夹取操作, 而是要尽可能地运用面接触的形式。就拿薄壁套筒来说, 千万别借助三爪卡盘进行强硬夹取, 应当替换成全包式软爪或者弹性套使用, 进而使得夹紧力能够均匀地分布在整个圆周之上。对于薄板类工件来讲, 要是具备相应条件的话, 可采用真空吸盘或者电磁吸盘, 通过吸附来取代夹压, 如此效果将会好出许多。总而言之, 就是这样一句话: 夹紧力只要能够小就要小, 将工件不出现打滑作为底线标准。

第二，磨削热。

砂轮与工件相接触的那一刹那, 温度极其高。薄工件散热较为缓慢, 热量堆积在表面无法散去, 工件受热而产生膨胀。膨胀之际砂轮切去了较多材料, 待工件冷却下来收缩后, 尺寸变小了, 形状也出现偏差了。

求解此问题, 其一依赖砂轮, 其二仰仗冷却。砂轮之选择需恰当: 其硬度略偏软些, 组织结构稍疏松些, 如此磨粒钝后可及时脱落, 不会于彼处强行挤压。砂轮愈钝, 挤压力愈大, 产生的热量便愈多。冷却方面, 并非有冷却液即可, 流量要大, 压力需足, 喙嘴要对准磨削区域, 以使冷却液切实进入砂轮与工件的接触范围, 将热量带走。

第三，磨削力。

那种砂轮按压在工件表面之上的力, 我们将其称作法向力。薄工件, 其刚性不足够, 砂轮一旦施加按压, 工件便会产生微微的弯曲状况了。你觉得已然切到合适位置了, 实际上工件却出现了避让, 导致切得并不够。等你进行退刀操作, 力被撤掉之后, 工件又反弹回来, 尺寸也就变得不对了。

实际解决办法着实简单, 那便是做到每次进刀量小一点, 多走上几趟刀, 切不可妄图一刀就将其处理得恰到好处。在精磨的时候, 最终还需预留几个“空刀”行进程序, 并不进刀具, 仅让其来回走上两三次, 从而使得工件能够缓缓回弹至所需位置。此一细节, 有许多人都将其忽略掉了, 然而对于簿件来讲, 却是相当关键的。

第四，残余应力。

之前铸造、锻造、淬火时, 毛坯材料内部积累了很大应力，只是暂时处于平衡状态, 你磨掉一层, 平衡被打破, 工件会自动翘曲或扭曲以重新建立平衡, 有时磨完一面放置, 第二天会发现已弯曲, 这并非闹鬼, 而是应力在慢慢释放。

去解决这一问题, 重点在于对工序予以妥善安排, 在完成粗加工后, 优先开展哪怕仅一次的应力退除或者自然时效, 以此将存有于内部的应力予以释放, 随后再着手进行精细磨削操作, 但这一步绝对不可以被省略, 此外, 在进行磨削操作阶段, 要尽可能实现两面处于交替模式进行磨削, 而非先将其中一面完全磨完后再去转而磨另一面, 因为如此这般极易引发单面应力过度集中从而致使物件发生翘曲现象。

三、总结

薄片工件出现磨削变形这种情况, 追根究底来讲, 在于“身板太薄”以及“受力受热”这两件事情正好碰到了一块儿, 要解决它的话, 仅仅依靠一招是不行的, 一定要从砂轮、参数、装夹、冷却、应力这五个方面同时着手去处理。

最后帮大家总结五句话，很好记：

砂轮要软一些、疏一些、保持锋利，降低磨削力和磨削热。

参数要小切深、多走刀、留空刀。

装夹要用面接触代替点接触，能松不紧。

冷却要大流量、高压力、对准磨削区。

应力要先释放、后精磨，时效处理不能省。