鋁合金平面研磨精度及產(chǎn)生劃痕的研究

研磨是一種重要的精密機(jī)械加工工藝，目前在我國的量具、儀器、機(jī)床、航空以及汽車零部件等各行業(yè)的制造、裝配和修理工作中應(yīng)用非常廣泛。研磨時(shí)利用磨具和磨料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從工件表面去掉一層極薄的金屬，從而使金屬表面達(dá)到較高的尺寸精度、較小的表面粗糙度和幾何誤差的加工方法。由于平面研磨具有加工成本低、表面質(zhì)量好、加工效率高等優(yōu)點(diǎn)，因而在批量生產(chǎn)中得到了推廣和應(yīng)用，成為生產(chǎn)加工中的一種重要方法。在平面研磨的過程中，磨料的特性、研磨液配比、磨盤平面度、旋轉(zhuǎn)速度、頂盤壓力以及現(xiàn)場環(huán)境等因素，對(duì)產(chǎn)品研磨表面質(zhì)量都有影響。而研磨面的好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和成本。本文通過試驗(yàn)分析方法，從不同角度研究產(chǎn)生研磨劃痕的原因和影響平面度達(dá)不到精度要求的因素。

行星輪的自轉(zhuǎn)是通過工件中心與磨盤中心之間的距離隨時(shí)間周期性變化的。這種研磨方式，工件轉(zhuǎn)速不等于研磨盤轉(zhuǎn)速，其值隨研磨盤轉(zhuǎn)速的增大而基本成線性增大，但其與磨盤轉(zhuǎn)速之比卻隨磨盤轉(zhuǎn)速的增大而下降。

為了解決以上問題，分別針對(duì)性地進(jìn)行試驗(yàn)分析，試驗(yàn)?zāi)チ喜捎锰蓟柩心シ酆退鶓腋?。研磨液中粉、油、水的比例?：1：10，并排除研磨液和其他因素的影響。

工件研磨后，出現(xiàn)了兩類劃痕：一類是軌跡規(guī)整平滑（圖2中a處）；另一類則是在個(gè)別樣件中出現(xiàn)了雜亂無章的細(xì)碎劃痕（圖2中b處）。其中，第一類劃痕是符合零件與磨盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡，且劃痕寬度與深度均大于研磨液中研磨粉末的顆粒尺寸。所以，這種劃痕不是由研磨液中研磨粉末造成的，而是由磨屑和雜質(zhì)顆粒造成。這些磨屑在研磨時(shí)不易折斷，研磨液也不能及時(shí)從工件表面上沖走，從而隨研磨粉一起嵌入被磨表面，通過磨盤和零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在表面劃出較深的溝痕。這種表面劃傷，導(dǎo)致了工件需要返修或直接報(bào)廢，生產(chǎn)的進(jìn)度和節(jié)拍被嚴(yán)重滯后。所以，在生產(chǎn)中要盡量避免這種磨屑的混入，并保證在研磨過程中能夠?qū)⑵浼皶r(shí)排除。而另一種是由于研磨粉敷散不均勻而導(dǎo)致的細(xì)碎劃痕，對(duì)產(chǎn)品無嚴(yán)重影響。為分析磨屑對(duì)研磨面產(chǎn)生的影響大小，在保證其他條件不變時(shí)，通過固定轉(zhuǎn)速和固定壓力進(jìn)行試驗(yàn)，如表1為轉(zhuǎn)速壓力試驗(yàn)及結(jié)果。

固定轉(zhuǎn)速試驗(yàn)：當(dāng)壓力小時(shí)，磨屑劃入工件的深度較淺，但不易排除，容易隨研磨液附著在研磨表面，產(chǎn)生的劃痕數(shù)量相對(duì)較多；當(dāng)壓力大時(shí)，磨屑劃入工件的深度較深，大部分磨屑通過排屑槽被擠壓排除，產(chǎn)生的劃痕數(shù)量相對(duì)較少。所以，在壓力較小的情況下，造成多而淺的劃痕；而壓力增大時(shí)，造成了少量但較深的劃痕。

固定壓力實(shí)驗(yàn)：當(dāng)轉(zhuǎn)速低時(shí)，劃痕多；轉(zhuǎn)速高時(shí)，劃痕少。這是因?yàn)檗D(zhuǎn)速低時(shí)，零件與研磨盤相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較慢，零件對(duì)研磨液中的磨屑顆粒沖擊相對(duì)小一些，磨屑較易附著于研磨表面，且不易脫落；轉(zhuǎn)速提高后，零件與研磨盤相對(duì)速度高，零件對(duì)磨屑顆粒的沖擊也隨之增大，磨屑容易脫落，因而劃痕相對(duì)少一些。通過研磨試驗(yàn)及其效果的對(duì)比，其轉(zhuǎn)速和表面壓力對(duì)研磨表面產(chǎn)生劃痕有一定影響，但不是產(chǎn)生劃痕的根本原因，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和壓力無法從根本上解決劃痕問題。其根本原因是：研磨過程中產(chǎn)生的磨屑顆粒對(duì)研磨表面的劃傷，但磨屑顆粒在研磨過程中又是一個(gè)無法避免的問題。只能從它產(chǎn)生的根源處進(jìn)行預(yù)防，以及在研磨過程中及時(shí)地將產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒進(jìn)行排除，從而獲取質(zhì)量較高的研磨表面。其磨屑顆粒主要來源于零件自身磨削脫落、零件表面黏附、研磨液中混入以及外界環(huán)境混入等方面，除了零件自身磨削脫落外，其他因素在生產(chǎn)中都可盡量避免。而維護(hù)設(shè)備，及時(shí)將排屑槽清理干凈，使盤面保證一個(gè)較好平坦度會(huì)有助于磨盤排屑。

生產(chǎn)完畢后，通過制定科學(xué)的修盤工藝，維持研磨盤的平面度在一定的水平（平面度在5μm左右）進(jìn)行生產(chǎn)，對(duì)現(xiàn)場批量生產(chǎn)的質(zhì)量非常重要。當(dāng)盤面受控時(shí)，被磨表面的平面度數(shù)據(jù)也表現(xiàn)得非常好，如圖5所示。