关键词：薄壁衬套 聚酰氨 越程量 磨料 纵向磨削
1.绪论
尼龙是一种工程塑料（聚酰氨），可加工成结构件，具有类似金属的性能，能代替各种金属作为机械零件或工程结构件使用，在某些情况或某些方面比金属件性能更为优良，通常具有其质量轻、比强度高、耐化学腐蚀性好、减磨耐磨性好、电绝缘性优异、有良好的消声吸振性的优点。由于其刚性和耐热性、导热性较差，当零件的尺寸、粗糙度、形位公差有一定要求，磨削加工要比普通钢难度大。目前，国内尼龙磨削技术尚未成熟，尼龙磨削方面也没有任何的加工经验，现通过开展尼龙磨削研究来解决封包夹具中定位销表面陶瓷层脱落，利用尼龙材料代替的加工精度难保证的问题，同时填补尼龙磨削技术上的空白。
2.应用背景及工艺要求：
叶片封包夹具中，利用在金属导柱上喷涂陶瓷的方法，实现带电导柱与夹具体绝缘。在工作中，由于陶瓷易脱落破碎，修理周期长、费用高，常常影响正常使用。现采用尼龙套代替陶瓷的工艺方案来实现绝缘功能，解决陶瓷脱落问题。
在某类装配工装制造中，尼龙类非金属材料应用广泛，其中用于定心的零件尺寸精度、表面粗糙度要求较高，现阶段只能通过精车的技术来加工，但往往达不到零件的技术要求。
3.尼龙磨削难点分析：
3.1尼龙刚性和耐热性差，加工温度比较窄，磨削过程中的温度难控制。温度升高后，其强度明显下降，砂轮易吃刀，精度难保证。
3.2尼龙的导热性差，散热不好，磨削时因发热易使其变形、加工面粗糙并灼伤、砂轮易被尼龙堵塞，切削热很难排除，因此尼龙磨削过程中，切削液的大小、切削量及砂轮的规格选用、磨削参数都严重影响磨削的质量。
3.3尼龙的线胀系数很大，约为钢铁的5倍，对钢铁的嵌合性不良，在对金属棒上的尼龙套外径进行组合磨削过程中，易造成尼龙套的开裂、脱落、松动等问题，因此尼龙套与金属棒的配合间隙很重要。
3.4尼龙外径磨削时，需要配合心轴，心轴与尼龙套的装配难度大，如果采用冷装配，尼龙易脆化。
3.5零件的尺寸公差要求一般在H7、粗糙度Ra0.8左右，尺寸冷热后的回弹量的控制很难把握。
3.6尼龙套内径磨削过程中，夹紧力的大小影响磨削的精度 。
3.7尼龙磨削时，上道工序余量的大小控制，过大则提高磨削难度，过小，找正后由于尼龙的变形大，导致无法全部磨起。
4.关键技术
磨削是一种精加工方法，主要保证较高的加工精度和较低的表面粗糙度值。尼龙磨削是磨削中的难点，由于材料属于非金属材料其刚性、导热性差，加工过程中表面易烧伤、粗糙度和精度都很难达到精度要求，因此砂轮的选择、磨削参数的确定、磨削前余量的确定、夹持的方式等对磨削效果起着关键性作用。
4.1砂轮的选择及形状设计
尼龙磨削技术在国内尚未成熟，相关的技术文献中并没有过多介绍尼龙材料磨削的相关内容，尼龙属于延展性大的材料，硬度低（一般为71HBS）热膨胀系数是碳素钢的5倍，而且都具有较高的塑性，因而磨削时常出现下列现象。
4.1.1材料延展性很大，磨屑容易粘在砂轮的表面，堵塞砂轮，增加磨削的阻力，引起磨料的碎裂和脱落，粘附严重时，失去切削能力，急剧降低砂轮的耐用度，工件也不易达到精度和粗糙度的要求。
4.1.2工件表面容易划伤，粗糙度值高,工件容易变形,磨削效率低。
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近些年，铜、铝合金在国防工业、电子工业、仪表工业使用的越来越广泛，这两种材料也属于延展性大、硬度低、有一定的塑性，属于难磨削材料，但有一定的技术文献可查询，因此其在磨削试验中首先将尼龙材料与铝、铜的性能进行对比分析，并依据铜、铝采用的砂轮进行选取试验。
为了克服磨削时容易出现的多种弊病，应选择热传导性好、脆性大的磨料，粒度较粗、硬度较软且组织疏松、结合剂具有较高硬度的砂轮。
为了提高磨削过程的散热速度，在保证磨削质量及效率的前提下，适当的降低砂轮与工件的有效接触面积，有利于砂轮和工件的散热，减少砂轮的堵塞，提高零件的表面质量。
4.2精度分析
零件的磨削精度是指零件在磨削加工后，其形状、尺寸和表面相互位置的几何参数的符合程度。在磨削加工中的误差主要来源工艺系统误差和磨削过程误差。
磨削精度降低的主要原因：
4.2.1由磨削力引起的磨床、工件、砂轮的弹性变形
4.2.2磨床、工件、砂轮的热变形
4.2.3磨床和工件的振动
4.2.4砂轮磨损后其形状、尺寸的变化
4.2.5工艺系统受力变形
4.3磨削加工工艺参数优化
4.3.1优化砂轮特性参数，粒度、硬度、组织、浓度及磨具几何参数
4.3.2优化磨削用量，砂轮速度、磨削深度、进给量、工件速度、磨削方式
4.3 .3优选磨削液和浇注方法，优化供给参数（如流量、压力），磨削液应采用具有良好清洗性能和良好的润滑、冷却性能的磨削液，磨削液供应要充分，保证良好的清洗和冷却作用。
4.4磨削方法的选择
外圆磨削的方法很多，有纵向磨削法、切入磨削法、分段磨削法、深度磨削法。切入法适合磨削长度短的外圆表面，分段磨削及深度磨削法适合磨削余量大刚性好的零件。纵向磨削法适合刚性低的薄壁零件，其特点是：磨削力小，散热条件好，可或得较高的加工精度和较小的表面粗糙度值。
4.5磨削注意事项
4.5.1中心孔需要研磨，磨削前清理中心孔，并满足零件精度要求。
4.5.2要精确调准头架和尾座的中心。
4.5.3内径磨削时三爪卡盘轻度夹持零件，保证零件不脱落，同时满足保证磨削余量的要求。
4.5.4保证冷却液充分冷却，减少磨削热对精度的影响。
4.5.5磨削出现锥度的情况下，及时调整机床角度或越程的大小。
4.5.6磨削内径时，适当加大纵向进给速度，缩短磨削时间。
5.小结：
尼龙薄壁衬套磨削的成功，解决了封包夹具尼龙代替陶瓷绝缘的技术难题，为后续持续开展装配、喷丸保护、性能试验等非机加类工装的轻量化设计奠定了技术基础，同时也填补尼龙磨削技术上的空白。
参考文献
《磨料、磨具加工技术与应用》 化学工业出版社
《机械切削加工技术》 湖南科学技术出版社
论文作者:刘仁伟 丁明月 孙婷婷
论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期
论文发表时间:2020/4/17
标签：磨削论文; 尼龙论文; 砂轮论文; 精度论文; 工件论文; 加工论文; 零件论文; 《科学与技术》2019年20期论文;