摘要：為了預防工件表麵出現磨削缺陷，本文係統地對（duì）產生缺陷的原因進行了梳理，分析、總結出了8個方麵的影響因素，並製訂（dìng）相（xiàng）應的預防措施，從而達到（dào）了預（yù）防表（biǎo）麵產生磨（mó）削缺陷（xiàn）的效果。
 

      我公司是南京金城集團公司控股的生產企業，生產排量（liàng）為50～250cc的各類摩（mó）托車曲軸20餘種，具有年產摩（mó）托車曲軸總成50萬套的生產（chǎn）能力；曲柄銷是曲軸上的關鍵零部件，由於曲軸不同，曲柄銷的結（jié）構及精度要求也各（gè）不相同。為了便（biàn）於控（kòng）製產（chǎn）品質量，對曲（qǔ）柄銷（xiāo）的結構和（hé）精度要求進行了歸納，基（jī）本上是材料為20C rMo，長（zhǎng）度和（hé）直徑要求在20～60mm內，直徑公差為0.002～0.003mm，滲碳淬火後（hòu）硬度在55～65HRC之間，表麵粗糙度值為0.1～0.2m。具有尺寸（cùn）公差（chà）小，形狀（zhuàng）精度（dù）高， 表（biǎo）麵粗糙度數值低，表麵硬度高等特點，同時要
求表麵（miàn）不允許（xǔ）有燒傷、裂紋和振紋（wén）等表（biǎo）麵缺（quē）陷。

        
                     圖1 無心磨床
 

      為了（le）滿足各類曲柄銷的批量生（shēng）產及精度要求，公司在2005年3月購入了一台MG1050A無心磨（mó）床（見圖（tú）1）。這是一種（zhǒng）高精度及高生（shēng）產的設備，可以實現半自動循環磨削，適用於大批量（liàng）磨削直徑5～50mm、長度＜200mm的精密圓柱體零件，能夠滿足公司曲柄銷的大批量（liàng）和高精度的要求，解決了生產（chǎn）難題。但隨著設備的使用，發現如果對磨床的使用不當，極易產生（shēng）表麵磨削缺陷，而且缺陷有各種表現形式（shì），影響因素多種多樣，如果不係統地從根（gēn）源上分析產生原因，製定預防措施，必然造成損失。經（jīng）過（guò）長期對M G1050A無心（xīn）磨床的實際調整及其各部件的摸索，逐步對產生表麵缺陷的原因梳理（lǐ），分析（xī）、總結出了8個方麵的影響因素：①磨床的安裝（zhuāng）及在基礎（chǔ）上的調整。②對磨削原理的理解。③曲柄銷的中心高。④砂
輪。⑤導輪。⑥托板。⑦前、後導板。⑧磨削液。為了預防產生表（biǎo）麵磨削缺陷（xiàn），我們從以上8個方麵入手，係統地（dì）對磨削區域各部件的作用進（jìn）行學習（xí）並熟練掌（zhǎng）握，明確產生（shēng）缺陷的根本原因，從而製訂相應的預防措（cuò）施。具體（tǐ）措施如下。

      1. 正確地安裝磨床及其在

      基礎上的調整磨床的安裝地點很關鍵，是（shì）磨床保持穩定加工精度的基礎條件，應遠離振動大、噪聲大、高溫及低溫的其他設備，安裝環境應有調（diào）溫設施以及能夠防塵、防潮（cháo）和防油等（děng）條件。

     （1）正確地安裝磨床。機床的振動能夠使工件表麵產（chǎn）生振紋，所以應正確地安（ān）裝磨床。具體的（de）預（yù）防措施為：①應使磨床（chuáng）遠離其他機床，以隔（gé）絕和減弱振動（dòng）的傳入。②在地麵上的基礎周圍（wéi）挖100～150mm的防振溝，深度不能小（xiǎo）於500mm，以隔絕振動。③基礎的混凝土按大約1∶3∶5的比例（lì）進行配比施（shī）工（gōng）。

     （2）在基（jī）礎上正確地調整磨床。磨床安放到基（jī）礎上後，應當調（diào）整床身導軌麵的水平位置（zhì），調整水（shuǐ）平工作分為（wéi）初次調平和調平，在灌注地腳螺栓孔之前校平一次，在擰緊（jǐn）地腳螺栓的螺（luó）母時再進行一次校平。

     校平時應將水平儀放置在機床的托架基麵處做縱（zòng）向和橫向的水平精度調整，保證公差均在0.04mm /1 000mm內。在調整後將螺母擰緊（jǐn），放置一（yī）兩天後再進行一次複檢（jiǎn），如水平精度保持不變（biàn），校（xiào）平工作就可視為完成（chéng）。

      2. 加深對磨削原理（lǐ）的理解

     無心磨削是指曲柄銷以前導（dǎo）板（bǎn）為導向引入磨削（xuē）區域（yù），在磨（mó）削區域內曲柄銷以托板為支撐，自由地順向放置在砂輪和（hé）導輪之間（jiān），砂輪和導輪以不同的圓周（zhōu）速度做同一方向的旋轉運動，曲柄（bǐng）銷在砂輪的磨削力和導（dǎo）輪（lún）的推（tuī）動力作用下，一麵沿（yán）其軸線向前運（yùn）行，一麵低速旋轉，同時被去除了磨削餘（yú）量，再由後（hòu）導（dǎo）板引導（dǎo）退出磨（mó）削區域，至此，整個磨削過（guò）程完成。

     磨削區域主要由磨削砂輪、導輪、托板和前後導板組（zǔ）成，前後導板是輔助部件。這些組（zǔ）成部件的功能各不相同，其中砂輪是刀具，工作時高速旋（xuán）轉，提供磨削力（lì），直接對工（gōng）件實施磨削。導輪的作用是配合砂輪，提供推動力，推動曲柄銷低速轉動並沿軸線向前運行。托板是定（dìng）位元件，起支撐、限（xiàn）位作（zuò）用，用來（lái）保（bǎo）證曲柄銷相（xiàng）對砂輪、導輪的中心高，並使工件（jiàn）順利通過（guò）磨削區域。前後（hòu）導板引導曲柄銷進（jìn）入或退出磨削區域。磨削（xuē）區域內的磨削液（yè）用來（lái）降低工件及各部（bù）件的溫度，並起清洗作用。磨削區域中各部件的位置關係如圖2所示。由（yóu）此可見，曲柄銷的磨削僅（jǐn）僅依靠磨削（xuē）區域的單一部（bù）件是不（bú）能（néng）實現的，而是靠各部件的有機結（jié）合（hé）來（lái）完成的。所以，它們之間的相對位置及作用十分重要，應充分掌握，調整應正確、適宜，才能從根源上預（yù）防各類表麵磨削缺陷的發生。

          圖2 磨削區域中各部件的位置關（guān）係圖

       3. 合理選擇曲柄銷的中心

        高工件中心高是指磨削時工件中心相（xiàng）對於砂輪、導輪（lún）中心連（lián）線的距（jù）離。中心高是影響磨削精度（即圓度）的主要因素之一，也是影響工件跳動的因素，不同的工件磨（mó）削應有適宜的中心高度。如果中心高選（xuǎn）擇過小，使工件在磨削（xuē）過（guò）程中運轉不良，會造成工件（jiàn）圓（yuán）度超差，同時也因為中心高過（guò）小，使托板受力過大，磨損過快，以至於摩擦工件表麵，使工件表（biǎo）麵出現拉毛（máo）現象；如中心高選擇過大，會（huì）產生工（gōng）件跳動、表麵有振紋等現象，原因是曲柄銷（xiāo）開始接觸砂輪時，主切削（xuē）力大（dà）於導輪（lún）的作用力，工件隻能以（yǐ）跳動的（de）方式保持力的平衡，也就產生了跳（tiào）動現象。所以（yǐ），在磨削前應首先選擇適宜的中心高，才能有效地預（yù）防產生表麵圓（yuán）度（dù）超差、拉（lā）毛、跳動及振紋等磨削缺陷。中心（xīn）高可以根據以下計算公式計算，也可（kě）以實際（jì）測量計（jì）算確定。
 
    （1）工件中心（xīn）高H的計算公式H=π （D砂＋D工）·（D導＋D工）/360°（D砂＋D導＋2D工）式中， 為工件與砂輪、導輪（lún）接觸點的切線角（一般取6°～8 °）；D砂（shā）為（wéi）砂輪直徑（mm）；D導為導輪直徑（jìng）（mm）；D工為待磨曲柄銷直徑（mm）。
 
    （2）工件中心高的測量方法（fǎ）：測量計算（suàn）的方（fāng）法比較方便。我們（men）習慣用測量的方法計算中心高，具體步驟為（wéi）：①用高度尺測量待磨曲柄（bǐng）銷直徑上部到托（tuō）架底麵的距離H1。②用千分尺測量（liàng）待磨曲柄銷直（zhí）徑（jìng）D。③已知機床設計的砂輪與導輪中心連線至托架底麵（miàn）距離為200mm。④計算（suàn）中心高H=H1－D/2－200。計算得到的中心高應作適當的修整，然後確定下來。
在實際的磨削過（guò）程中，一般來講（jiǎng），對於小直徑的曲柄銷，中心高等於曲柄銷直徑的一半（bàn）；對於直徑大於20mm的曲柄銷，中心高在12～14mm範圍內。如果曲柄銷圓度誤差原始形狀偏向於較大的橢圓時，H值（zhí）取（qǔ）小些；原始（shǐ）棱圓（yuán）度大時，H值取大些。當原始橢（tuǒ）圓度（dù）及（jí）棱圓度都較（jiào）大（dà）時，可先選取較大H值消除棱圓度，再（zài）選取較小H值，以消（xiāo）除橢圓度。

      4. 正確選用（yòng）砂輪及對其修整

      （1）正確選用粒度、硬度適合的砂（shā）輪。從磨削區域內各部件的位置關係圖中可以知道，砂輪是關鍵部件，它在磨削過程中完（wán）成對工件的切削。眾所周知，砂輪由磨（mó）料、結合劑和空隙組成，這三種（zhǒng）不同的要素，又形成了不同特性的砂輪。砂輪的特性包括磨料、粒度、粘結（jié）劑、硬度、組織、形狀和（hé）尺寸。每一種砂（shā）輪根據其本身的特性（xìng），都有一定的適
用範圍。如果砂輪過硬，會使工（gōng）件表麵燒傷；砂輪過軟，工件外形尺寸不勻或表麵粗糙度超差；粒度過大， 工件表麵粗糙度超差；粒度過細，工件表麵會有燒傷現象。因此選（xuǎn）用適合的砂輪（lún）十分關鍵，在磨削加（jiā）工時必須根據工件的材（cái）料、熱處理方法、表麵粗糙（cāo）度和磨削餘量選擇（zé）適合的砂輪，同時，由於工件長度不（bú）同，砂輪寬度（dù）也應相（xiàng）應改（gǎi）變，一般情（qíng）
況下（xià），砂（shā）輪寬度應比待磨工件長度大5～10mm。

     （ 2 ） 選擇合適的修（xiū）整用量，正確地修整砂輪。砂輪作為刀具，其（qí）修整的好壞（huài）直接關係到（dào）工件表麵（miàn）的質量和生產效率。修整時金剛石如果鬆動（dòng），修整後（hòu）的砂輪表麵凹凸不平，工件表麵會（huì）出現（xiàn）螺旋形痕跡；修整（zhěng）得過細，砂（shā）輪就會太鈍，工件容易燒傷或橢圓；修整得過粗，工件（jiàn）就（jiù）會出現表麵粗（cū）糙（cāo）度差（chà）的（de）現象。所以，為預防砂輪修整原因而產生表麵（miàn）缺陷，應正（zhèng）確地修整砂輪：①安裝後的金剛石必須牢固， 其軸線（xiàn）與砂輪中心應保持大約10°的角度，並且偏離砂輪中（zhōng）心1～2mm，以（yǐ）預防在修整時振動。②選擇適宜（yí）的修整用量：修整（zhěng）時砂輪速度應放慢，修整進（jìn）給量不能太大。粗磨時砂輪表麵（miàn）需修整得（dé）粗糙些，修整器往返速度約為200～300mm/min，甚至可以再大一（yī）點，每次修整量在0.01～0.03mm左（zuǒ）右。精磨時修（xiū）整器往返速度約為50～100mm/min, 每次修整量在0.01mm左右。③經常（cháng）轉換（huàn）金剛石（shí）的角（jiǎo）度，以（yǐ）保證金剛石的鋒利。④修整時應用切削液對（duì）金剛石充分冷卻，不能出現間斷現象，以
避免金剛石（shí）因驟冷驟熱而碎裂。⑤將砂輪前部（工件入口處（chù））和（hé）後部（工件出口處）修整30′的斜角，以便工件（jiàn）逐漸進入和離開磨削區域（yù），減少對（duì）砂輪對工件粗（cū）糙度和形狀的影響（xiǎng）。

     5. 正（zhèng）確地修整導輪

     在進行曲柄銷磨削時，容易出現橢圓、表麵粗糙度差、表麵（miàn）燒傷等缺陷。橢圓是因為導輪的幾何形狀不正確。粗糙度差及表麵燒傷是因為導輪（lún）傾斜角太大，導致工件的軸向進給速度加快。這幾種現象均與導（dǎo）輪在空間的傾斜（xié）角度及其表麵形狀有關係。因為導輪（lún）的作用是在磨削過程中帶動工件作旋轉運動，同時沿工件軸（zhóu）線（xiàn）方向向（xiàng）前平穩運動。為了（le）實（shí）現這個（gè）目的，必須使工件與導輪沿母線的全長接觸， 導輪外形應被（bèi）修成旋轉雙曲（qǔ）麵的形狀（zhuàng），並且軸線在垂直（zhí）平麵內傾斜一個角度。所以（yǐ），為預（yù）防產（chǎn）生橢圓、表麵粗糙度差、表麵燒傷等缺陷，必須正確地修整導輪。

     （1）調節導輪主軸，使導輪軸線在垂直平麵內有一個傾斜角（jiǎo），靠磨床（chuáng）操作者一端較高，另一端較低。粗磨時傾斜角一般（bān）取（qǔ）3°～4°，精磨時傾（qīng）斜角一般取1.5°～2°。
     （2）調節導輪修整器，使修整器上金剛石滑座在水平麵內有一個回轉角，保（bǎo）證把導輪外形（xíng）修成旋轉雙曲麵，精磨時回轉角（jiǎo）一般取1.5°～2°。
     （3）調（diào）節金剛石的偏移量，使金剛石相對導輪有一個適宜的偏移量。
     （4）調節（jiē）導輪主軸轉速至修整速度，一般取300r/min。
 

      6. 選用適宜（yí）的托板並調整高度

      無（wú）心（xīn）磨削有時會出現（xiàn）圓度超差，這是（shì）因為工件（jiàn）的中心高不適宜或托板（bǎn）支承麵的傾斜角太大，工件支承不穩，磨削時工（gōng）件的位置受到影響（xiǎng）。工件有時也會出現表麵拉毛現象，這（zhè）是因為（wéi）托板支承（chéng）麵磨損後（hòu）對工件造成摩擦，這要求托板支承（chéng）麵的硬度應比工件硬度高，並且耐磨性要好。托板是磨削區域的重要構成部件，起支承（chéng）工件的作用，保證工件中心高於砂輪與導輪的（de）中心連線。這是影響工件圓度的主要原因，也是工件被磨削成圓形（xíng）的先決（jué）條件。所以，為了預（yù）防因托板（bǎn）原因而產生表麵缺陷，應選（xuǎn）用適宜的托板並調整其高度。
 
     （1）選用合適的（de）托板材料，增加托（tuō）板的耐磨性，因為曲柄銷的硬度在滲碳淬火後（hòu）比較高，一（yī）般在56～65HRC，所以我們采購的托板材料為高速鋼（gāng）且淬硬，並在其斜麵上鑲嵌硬質合金條後磨平。
 
     （2）為了使（shǐ）工（gōng）件迅速（sù）被磨圓（yuán），托板的支承麵應有小於30°的傾斜角，且平整光潔。在磨（mó）削時將工件（jiàn）與托板支承斜麵的接觸位置（zhì）保證在距頂尖1/3處。

     （3）選用托板墊片來（lái）調整托（tuō）板（bǎn）高度，使工件中心高於（yú）砂輪與導輪（lún）的中心連線，避免因中心高的原因出現（xiàn）振紋或棱（léng）圓（yuán）等缺陷。
 
     （4）在安裝托板時，借用滑動（dòng）表座和百分（fèn）表調整托板的兩端高度，保證托板的兩端在同一水平麵上，避（bì）免工件出現圓錐形。

     7. 正確地調整前、後導板（bǎn）的位置

     
     導板共有4個，分別位於砂輪和導輪（lún）的（de）前後，它在（zài）磨削過程中（zhōng）把工件順利引進和（hé）退出磨削區域，對工件起限位和（hé）導（dǎo）向（xiàng）作用，是磨削區域的重（chóng）要輔助部件（jiàn）。導板位置的正確與否（fǒu）對磨（mó）削後的工（gōng）件形（xíng）狀誤差（chà）影響很大， 如不正確，工件會被磨成細腰形（xíng）或腰鼓形等（děng）。所以，為了預防因（yīn）導板位置原因而（ér）產生的表麵缺陷，應合理地調整前、後導板的位置（見
圖2）。

     （1）靠導輪一側的前導板應比導輪的圓周麵後退一定距離，一般（bān）取0.01～0.02mm即可；靠（kào）導輪（lún）一側的後導板，應與導輪的工作周麵齊平（píng）。導板絕對不允許凸出於導輪工作（zuò）圓周麵的外側。

     （2）靠砂輪一側的前、後導板可比砂輪的工作周麵後（hòu）退一定距離，一般取0.1～0.3mm即可。

      8. 選（xuǎn）用適宜的切削液及正確的使用方法

     無心磨削（xuē）時有時會出現（xiàn）表麵燒傷和磨削（xuē）裂紋，這是因為在磨削時產生（shēng）大量的磨削熱引起的；表麵粗（cū）糙度差是因為切削液不清潔（jié）或濃度不夠引起（qǐ）的。這就要求我（wǒ）們必須（xū）選用（yòng）適宜的（de）切削（xuē）液並正（zhèng）確使用。曲柄銷經（jīng）過（guò）滲碳淬火後硬度高，並且要求很低的表麵質量，所以我們采用以下措施來預防缺（quē）陷。

       （1） 采用（yòng）H - 1 高精度（dù）磨削液， 其（qí）具有冷卻及潤滑效果顯著、提高表麵質量、降（jiàng）低砂輪磨損和防鏽等特點。
 
       （2） 選擇正（zhèng）確的使用（yòng）方法：①將磨削（xuē）液直接澆（jiāo）注（zhù）在砂輪與工件接觸的部位。②保持一（yī）定的壓力和充足的流量，均勻地（dì）將磨削液噴射到（dào）整個砂輪寬度。③定期更換並采用過濾裝置進行淨化（huà），減少雜質，保證磨削（xuē）液的清潔（jié）。引起表麵磨削缺陷的因素還有其他（tā）方麵（miàn），如砂輪的平衡、機床的潤滑、皮帶的使用（yòng）和砂輪主軸的跳動與竄動等，這些都需要很好地分析、研究，積極地采取預防措施，才能從根源上避免產（chǎn）生表麵（miàn）磨削缺陷。