摘要：為了預防工（gōng）件表麵出現（xiàn）磨削缺陷，本文係統地對產生缺（quē）陷的原因進行了梳（shū）理，分析、總結出了8個方（fāng）麵的影響因（yīn）素，並製訂相應的預防措施，從而達（dá）到了預防表麵產生磨削缺陷的（de）效果。
 

      我公司（sī）是南京金城（chéng）集團公司控股的生產企（qǐ）業（yè），生產（chǎn）排（pái）量為50～250cc的各類摩（mó）托車曲軸20餘種，具有年產摩托車曲軸總成50萬套的生產能力；曲柄銷是曲軸（zhóu）上的關鍵零部件，由於曲軸不同，曲柄銷的結構及精度（dù）要（yào）求也各不相同。為了便於（yú）控製產品（pǐn）質（zhì）量，對曲柄銷（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，長度和直徑要求在（zài）20～60mm內，直徑公（gōng）差為0.002～0.003mm，滲碳淬火（huǒ）後硬度在55～65HRC之間（jiān），表麵粗（cū）糙度值為0.1～0.2m。具有尺寸（cùn）公差小，形狀精（jīng）度高， 表麵粗糙度（dù）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（hé）振紋等表麵（miàn）缺陷。

        
                     圖1 無心磨床（chuáng）
 

      為了滿足各類曲柄銷的批量生產及精度要求，公司在2005年3月（yuè）購入了一台MG1050A無心磨床（見（jiàn）圖1）。這是一種高精（jīng）度及高生產（chǎn）的設備，可（kě）以實現半自動循（xún）環磨削，適用於大批量磨削直徑5～50mm、長度＜200mm的精密圓柱體零（líng）件，能夠滿足公司曲柄銷的大批量和高精度的要求，解決了生產難題。但隨著（zhe）設備的使用，發現（xiàn）如果對磨床的（de）使用不當，極易（yì）產生表麵磨削缺陷，而（ér）且缺陷有各種表現形式，影響因素多種多樣，如果不係統地從根源上分析（xī）產生原因，製定預防措施，必然造成損失。經過長期對M G1050A無（wú）心磨床的實際調整（zhěng）及其各部件的摸索，逐步對產生（shēng）表麵缺陷的原（yuán）因梳理，分析、總結出了8個方麵的影響因素：①磨床（chuáng）的安裝及在基礎上（shàng）的調（diào）整。②對磨削原理的理解。③曲柄銷的中（zhōng）心高。④砂
輪。⑤導輪。⑥托板。⑦前、後導板。⑧磨削液。為了預防產生表麵磨削缺陷，我們從以上8個方麵入手，係統（tǒng）地對磨削區域各部件的作用進行學習並熟練掌握，明確產生（shēng）缺（quē）陷（xiàn）的根本原因，從（cóng）而製訂相應的預防措施。具體措施如下。

      1. 正確地安（ān）裝磨床及其在

      基礎上的調整磨床的安裝地點很關鍵，是磨床保（bǎo）持穩定加工精度的基礎條件，應遠離振動大、噪聲大、高溫（wēn）及低溫的其他設備，安裝環境應有調溫設施（shī）以及能夠防塵、防潮和防油（yóu）等條件。

     （1）正確地安裝磨床（chuáng）。機床的振動能夠使工件表麵產生振紋（wén），所以應正確（què）地安（ān）裝磨（mó）床。具體的預防措施為：①應使磨（mó）床遠離其他機床，以隔絕和減弱振動（dòng）的（de）傳入。②在地麵上的基礎周圍挖100～150mm的防振溝，深度不（bú）能小於500mm，以隔（gé）絕振動。③基礎的混（hún）凝土（tǔ）按大約1∶3∶5的比例（lì）進（jìn）行配比施工。

     （2）在基（jī）礎上正確地調整磨（mó）床。磨床安放到基（jī）礎上後（hòu），應當調整床身導（dǎo）軌麵的水平位置（zhì），調整水平工作分（fèn）為初次調平和調平，在灌注（zhù）地腳螺栓孔之（zhī）前校平一次，在擰緊地腳螺栓的（de）螺母時再進行一次校平。

     校平時應將水平儀（yí）放置在機床的托架基麵處做縱向和橫（héng）向的水（shuǐ）平精度調整，保證公差均在0.04mm /1 000mm內。在調整（zhěng）後（hòu）將螺母擰緊，放置（zhì）一兩天後再進行（háng）一次複檢，如水平精度保持不變，校平工作（zuò）就可視為完成。

      2. 加深（shēn）對磨削原理的理解

     無心磨（mó）削是指曲柄銷以前導（dǎo）板為導向引入（rù）磨削區域，在磨削區（qū）域內曲柄銷以托板為支撐，自由（yóu）地順向放置在砂輪（lún）和導輪之間，砂輪和導輪以不同的圓（yuán）周速度做（zuò）同一方向的旋轉運動（dòng），曲柄銷在砂輪的磨削力和導輪的推動力作（zuò）用下，一麵沿其軸線向前（qián）運行，一麵低速旋轉，同時（shí）被去除了磨削餘量，再由後導板引導退出磨（mó）削區域，至（zhì）此，整個磨削過程完成。

     磨削區域主要由磨削砂輪、導輪（lún）、托板和前後導板（bǎn）組成（chéng），前後導（dǎo）板是（shì）輔助部件。這些組成部件的功能各（gè）不相同，其中砂輪（lún）是刀具，工（gōng）作時高（gāo）速旋轉，提供磨削力，直接（jiē）對工件實施磨削。導輪的作用是配合砂輪，提供推動力（lì），推動曲柄（bǐng）銷低速轉動並沿軸線（xiàn）向前運行。托板是定位元件，起支撐、限位作用，用來保證曲柄銷相對砂輪、導輪的中心高，並使工件順利通過磨（mó）削（xuē）區域。前後導板引導曲（qǔ）柄銷進入或退出磨削區域。磨削（xuē）區域內的磨（mó）削液用來降低工件及各（gè）部件的溫度，並（bìng）起清洗作用。磨削區域中各部件的位置關係如圖2所示。由此可見，曲柄（bǐng）銷的磨削僅僅依靠磨削（xuē）區域的單一部件是不能實現的，而（ér）是靠各部件的有機結合來完成的。所以，它們（men）之間的相對位置及作用十分重要，應充分掌握，調整應正確（què）、適宜，才能從根源上（shàng）預防各類表麵（miàn）磨削（xuē）缺陷的發生（shēng）。

          圖2 磨削區域中各（gè）部（bù）件的位置關係圖

       3. 合理選擇曲柄銷的中心

        高工件中心高是（shì）指（zhǐ）磨削時工（gōng）件中心相對於砂輪、導（dǎo）輪中心連（lián）線的距離。中（zhōng）心高是影響（xiǎng）磨（mó）削精度（即（jí）圓度）的主要因素之一，也是影響工件跳動的因素，不（bú）同的工件磨削應（yīng）有適（shì）宜（yí）的中（zhōng）心高度。如果中心高選擇過小，使工（gōng）件在磨削過程中運轉不良，會造成工件圓度（dù）超差，同時也因為中心高過小，使托板受力（lì）過大，磨損過快，以至於摩擦工（gōng）件表麵，使工件表麵出現拉毛現象；如中心高選（xuǎn）擇過（guò）大，會產生工件跳動、表麵有（yǒu）振紋等現象，原因是曲（qǔ）柄銷開始接觸（chù）砂輪時，主切削力大於導輪的作用力，工件隻能以跳動的方式保（bǎo）持力的平衡，也就產生（shēng）了跳動現象。所以，在磨削（xuē）前應首先選擇適（shì）宜的中（zhōng）心高，才能有效地預防產生表麵圓度超差、拉（lā）毛、跳動及振紋等磨削缺陷（xiàn）。中心（xīn）高可以根據以下（xià）計算公式計算，也可以實際測量計算確定（dìng）。
 
    （1）工件中心高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、導輪接觸點的切線角（一（yī）般取6°～8 °）；D砂為砂輪直徑（mm）；D導為導輪直徑（mm）；D工（gōng）為待磨曲柄銷直徑（mm）。
 
    （2）工件中心高的測量方法：測量計算的方法比較（jiào）方便（biàn）。我們習慣用測量的方法計算中心高，具體步驟為：①用高度尺測量待磨曲柄銷直徑上部到（dào）托架底（dǐ）麵的距離H1。②用千分尺測量待磨曲柄銷直徑（jìng）D。③已知機床設計的（de）砂輪與導輪中心連線至托架底麵距離為200mm。④計算（suàn）中心高H=H1－D/2－200。計算得到的中心高應（yīng）作適當的修整，然後確定（dìng）下來。
在實際的磨削過程中，一（yī）般來講，對於小直徑的曲柄銷，中心高等於曲柄銷直徑的（de）一半；對於直徑大於20mm的曲柄銷，中心高在12～14mm範圍內。如果曲柄（bǐng）銷圓（yuán）度（dù）誤（wù）差原始形狀（zhuàng）偏向於較大的橢圓時，H值取小些；原（yuán）始棱圓度大時，H值取大些。當原始橢圓度及棱圓度都較大時，可先選取較大H值消除棱圓度，再選取較小H值，以消除橢圓度。

      4. 正確選（xuǎn）用砂輪及對其修整

      （1）正確選用粒度、硬度適合的（de）砂輪。從磨削（xuē）區域內各部件的（de）位置關係圖中（zhōng）可以知道，砂輪是關鍵部件，它在磨削（xuē）過（guò）程中完（wán）成對工件的（de）切削。眾所周（zhōu）知，砂輪由磨料、結合劑（jì）和空隙（xì）組成（chéng），這三種不（bú）同（tóng）的要素（sù），又形成了不同特性的砂輪。砂輪的（de）特性包括磨料、粒度、粘結劑、硬度、組織、形狀和尺寸。每一種（zhǒng）砂輪根據（jù）其本身的（de）特性，都有一定的適
用範圍（wéi）。如果砂輪過硬，會使工件表麵燒傷；砂輪過軟，工（gōng）件外形（xíng）尺（chǐ）寸不勻或表麵（miàn）粗糙度超（chāo）差（chà）；粒（lì）度過大， 工件表麵粗糙度超（chāo）差；粒度過（guò）細，工件表麵會有燒（shāo）傷現象。因此選用適合的砂輪十分關鍵，在磨削加工時必（bì）須根據工件的材料、熱處理方法、表麵粗糙（cāo）度和磨削餘量選（xuǎn）擇適合的（de）砂（shā）輪，同時（shí），由於工（gōng）件長度不同，砂輪寬度也應相應改變（biàn），一般情
況下，砂輪寬度應比待磨工件長度大5～10mm。

     （ 2 ） 選擇合適的（de）修整用量，正確地修整砂輪。砂輪作為刀具，其修（xiū）整的好壞直接關係到工件表麵（miàn）的質量（liàng）和生產效率。修整時金剛石如果鬆動，修整後的砂輪表麵凹凸不平，工件表麵會（huì）出現螺旋形痕跡；修整得過細（xì），砂輪就（jiù）會太鈍，工件容易燒傷或橢（tuǒ）圓；修整得過粗，工件就會（huì）出現表麵粗糙度差的現象。所以，為（wéi）預防（fáng）砂輪修整原因而產（chǎn）生表麵缺陷，應正確地修整砂輪：①安裝後的金剛石必須（xū）牢固， 其軸線與砂輪中（zhōng）心應（yīng）保持大約10°的角度，並且（qiě）偏離砂輪中心1～2mm，以預防（fáng）在（zài）修（xiū）整時振動。②選擇適宜的修整用量：修整時砂（shā）輪速度應放慢，修整進給量不能太大。粗磨時砂輪（lún）表麵需修整得粗糙些，修整器往返速度約為200～300mm/min，甚至可以再大一點，每次修整量在0.01～0.03mm左右。精磨（mó）時修整器往返速度（dù）約為50～100mm/min, 每次修整量在0.01mm左右。③經常轉（zhuǎn）換金剛石的角度，以保（bǎo）證金剛石的鋒利。④修整時應（yīng）用切削液對金剛石（shí）充分冷卻，不能出現間（jiān）斷現象，以
避免金剛石因驟（zhòu）冷驟熱而碎裂。⑤將砂輪前部（工件入口處）和後部（工件出口（kǒu）處）修整30′的斜角，以便（biàn）工件逐漸（jiàn）進入和離開磨削區域，減少對砂輪對工件粗糙度和形狀的影響。

     5. 正（zhèng）確地修（xiū）整導輪

     在進行曲柄銷磨削（xuē）時，容（róng）易（yì）出現（xiàn）橢（tuǒ）圓、表麵粗糙度差、表麵燒傷（shāng）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傾斜角太大，導致工件（jiàn）的軸向進給速度加快（kuài）。這幾種現象均（jun1）與（yǔ）導輪在空間的傾（qīng）斜角度及其表麵形狀有關係。因為導輪的作用是在磨削過程（chéng）中帶（dài）動（dòng）工件（jiàn）作旋轉運動，同時（shí）沿工件軸線方（fāng）向向（xiàng）前平穩運動。為了實現（xiàn）這（zhè）個目的，必須使工件與導輪沿母（mǔ）線的（de）全長接觸， 導輪外形應被修成旋轉雙曲麵的形狀，並且軸線（xiàn）在垂直（zhí）平麵內傾斜一個角度。所以，為預防產生橢（tuǒ）圓、表麵粗糙度差、表麵燒傷等缺（quē）陷，必須正確地修整導輪。

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

      6. 選用適宜的托板並調（diào）整高（gāo）度

      無心磨削有時（shí）會（huì）出現圓度超差，這是因為工件的中心高不適（shì）宜或托（tuō）板支承麵的傾斜角太大，工件支承不穩（wěn），磨削時工件的位（wèi）置受到影響。工件有（yǒu）時也會出（chū）現表麵拉毛現象，這是因為托板支承麵磨損後對工件（jiàn）造成摩擦，這要求托板支承麵的硬度應比工件硬度高（gāo），並且耐磨性要好。托（tuō）板是磨削區（qū）域的重要構成部件，起支承工件的作用，保（bǎo）證工件中心高於砂輪與導輪的中（zhōng）心連線。這是影響工件圓度（dù）的主要原因，也是工件被磨削成（chéng）圓形的先決條件。所以，為了預防因托板原因而（ér）產生表麵（miàn）缺陷，應選用適宜的（de）托板（bǎn）並（bìng）調整其高度。
 
     （1）選用合適的托板材料，增加托板的耐磨性，因為曲柄（bǐng）銷（xiāo）的硬度在滲碳淬火後比較高，一般在56～65HRC，所以我們采購的托板材料為高（gāo）速鋼且淬硬，並在其（qí）斜麵（miàn）上鑲嵌硬質（zhì）合金條後磨平。
 
     （2）為了使工件迅速被磨圓，托板的支（zhī）承麵應有小於30°的傾斜角，且（qiě）平整光潔。在磨削時將工件與托板支承斜麵的（de）接觸位置保證在距頂（dǐng）尖1/3處。

     （3）選用托板墊片來調整托板高度，使工件中心高於砂輪與導輪的中心連線，避免因中心高（gāo）的原（yuán）因出現振紋或棱圓等缺陷。
 
     （4）在安裝托板時，借用滑動表（biǎo）座和百分表調整托板（bǎn）的（de）兩端高度，保證托（tuō）板（bǎn）的兩端在同一水平麵上（shàng），避免工件出現圓錐形。

     7. 正（zhèng）確地調整前、後導板的位置

     
     導板共有4個，分（fèn）別位於砂輪和導輪的前後，它在磨削過程（chéng）中把工件順利引進和（hé）退出磨削區域，對工件起限（xiàn）位和導向作用，是磨削區域的重（chóng）要輔助部件。導板位置的正確與否對磨削後的工件形狀誤差（chà）影響（xiǎng）很大， 如不正確，工件會（huì）被（bèi）磨成細腰形或腰鼓形等。所以，為了預防因導板位置原因（yīn）而產生（shēng）的表麵缺陷（xiàn），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（bǐ）導輪的圓周麵後退一定距離，一般取0.01～0.02mm即可；靠導輪一側的後（hòu）導板，應與（yǔ）導輪的工作（zuò）周麵齊平。導板絕對不允許凸出於導輪工作圓周（zhōu）麵的外側。

     （2）靠砂輪一側（cè）的前（qián）、後導板（bǎn）可比砂輪的工作（zuò）周麵後退一定距（jù）離，一般取0.1～0.3mm即可。

      8. 選用適宜的切削液及正（zhèng）確的使用方法

     無心磨（mó）削（xuē）時有時會出現表麵燒傷和磨削裂紋，這（zhè）是因為在磨削（xuē）時（shí）產生大量的磨削（xuē）熱引起的；表麵粗糙度差（chà）是因為切削液不清潔或濃度不夠引起的。這就要求我們必須選用適宜的切削液並正確使用。曲柄銷經過滲碳淬火後硬（yìng）度高（gāo），並且要求很低的表麵質（zhì）量，所以我們采用以下措施來（lái）預防缺陷。

       （1） 采用H - 1 高精度磨削液， 其具有冷卻（què）及潤滑效（xiào）果顯著、提高表麵質量、降低砂輪磨損和防鏽等特點（diǎn）。
 
       （2） 選（xuǎn）擇正（zhèng）確（què）的使（shǐ）用方法：①將磨削液直接澆注在砂輪與工件接（jiē）觸的部位。②保持一定的壓力和充足的流量，均勻地將磨削液噴射到整個砂輪寬度。③定期更換並采用過濾裝置進行淨化，減少雜質（zhì），保證磨削液的清（qīng）潔（jié）。引起表麵磨削缺陷的因素還有其他方麵，如砂輪的平衡、機床的潤滑、皮帶的使用和砂輪（lún）主軸的跳動與竄動等（děng），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生表麵磨削缺陷。