1 問題及工藝分析

      在加（jiā）工A380 客機飛（fēi）行（háng）器控（kòng）製係統的一項薄壁環形零件時（shí）, 由於零件的剛性差（chà）, 容易產（chǎn）生（shēng）形（xíng）變, 加（jiā）工較為困難。為（wéi）解決好（hǎo）薄壁類環形零件的平麵（miàn）磨削變形問題, 同時增加熱處理工藝和調整磨削工藝, 特作以下分析。

      圖1 所示為薄壁環形零件。壁厚直徑= 1B32,零件材料為17- 4PH 合金, 兩端麵精度（dù）要求較高,內圈接觸毛氈（zhān）, 作一般精度要求。根據零（líng）件結構, 初步製定的（de）工藝（yì）路線為: 粗車整圓y 精車整圓y 磨平麵。按照這種路線加工時發現（xiàn）, 兩端麵的平麵度和平行度均（jun1）不合格, 平麵（miàn）度超差0105mm- 0108mm( 采用德國OEG GmbH 大表麵平麵（miàn）度掃（sǎo）描儀FLATSCAN檢測) , 主要是（shì）由零件（jiàn）變（biàn）形所致。具有內應（yīng）力的零件（jiàn）, 其內部組織處於不穩定狀態。它有強烈地傾向於恢複到一個穩定的沒有應力的狀態。即使在常溫下零件也會緩慢、不斷地進（jìn）行這種變化, 直到內應力（lì）消失為止。在這（zhè）一（yī）轉（zhuǎn）化過（guò）程中, 零件的形狀和原有的精度將發生變化。磨削變形的應力主要由兩部（bù）分構成, 即（jí）材料殘餘應力和磨削應（yīng）力（lì）。

      ( 1) 材料殘餘應力（lì）

      17- 4PH 合（hé）金是沉澱、硬化（huà）、馬氏體不鏽鋼。材料（liào）在加熱（rè）和冷卻過程中, 由於表層和（hé）心部的冷卻速度和時間不一致, 形成溫差, 導致體積膨脹和（hé）收縮（suō）不（bú）均（jun1）而產生應力, 即熱應力。在熱應力的作用下, 由於表層開始溫度低於心部, 收（shōu）縮也（yě）大於心部而使心部受拉, 當冷卻結（jié）束時, 由於心部最後（hòu）冷卻體積收縮不能（néng）自由（yóu）進行而使表層受壓、心部受拉。另一方麵鋼在熱處理過程中由於組織（zhī）結構由奧氏體（tǐ）向（xiàng）馬氏體轉變, 比容的增大會伴隨材料體積的膨脹, 材料各部位（wèi）先後（hòu）相變, 造成體積長大不一致而產（chǎn）生組織應力。組織應力（lì）變化的最終（zhōng）結（jié）果是表層受拉應力（lì）, 心部受壓應力, 恰好與熱應力相反。

      ( 2) 磨削應力

      在磨削過程中（zhōng）, 工件表麵層在切削力、切削熱的作用（yòng）下, 也會產生不同程度的塑性變形和金屬組織（zhī）的變化所引起的體積改變, 使工件表麵層產生內應力。再次加工後, 內應力重新分布（bù）, 使工件產生變形。其（qí）次, 平麵磨削在表麵方向作進給, 直至達到規定的尺寸要求。當磨削力大（dà）、熱量（liàng）多、冷卻、排屑條件（jiàn）差時, 工件受熱變形（xíng）大。

      2 問題解決

      解決（jué）以上問題, 重點在消除或（huò）降（jiàng）低內應力。可選擇的方法有（yǒu）: 在精加工前對工件進行固溶時效處理; 調節加工（gōng）方法、改善磨削速度等參數（shù）和穩定切削力。

      ( 1) 降低材料應力

      在（zài）工件精加工前, 增加固溶時效處理工序。固溶處理能使合金（jīn）中（zhōng）各種相充分溶解, 強化固溶（róng）體並提高韌性及抗蝕性能, 消除（chú）應力與軟化, 以（yǐ）便繼續加工成型。時（shí）效處理是在強化相析出的溫（wēn）度（dù）加熱並保溫, 使強化相沉澱析出, 得以硬化, 提高（gāo）強度。試驗得出17- 4PH 沉澱硬化不鏽鋼1040 e 1 小時油冷,固溶處理, 480 e 時效2 小時的組織和性能（néng）最理想。

      ( 2) 降低磨削應力

      試驗（yàn）結果表明（míng）, 通過增加磨削次數和粗磨後的穩定處理, 可以抑製磨削變形。調整（zhěng）後的磨削參數為: 砂輪切削速度（dù）30m/ s, 橫向進給0101mm, 工作台速度27m/ min, 單位時間切削量415mm3/ s。由於凸輪（lún）形狀的特殊性（xìng）, 通常其磨削餘量不均勻, 而且凸輪磨削工（gōng）藝係統剛度較（jiào）差, 因此磨削過程（chéng）中（zhōng）很容易由於磨削餘量的不均勻引起（qǐ）磨削力過大地波動, 進（jìn）而影響加工質量。在凸（tū）輪磨削過程中引入適應控製技術, 保持磨削力的（de）恒定, 也可（kě）以降低磨削變形。試（shì）驗同時發現（xiàn）, 在選（xuǎn）擇切削液時, 水溶性切削液 ( 乳劑) 優於純油性切削液( 油劑) 。

      3 結語

      在不影響機械性能的前提下, 應盡量降低材（cái）料內應力的影響、減少磨削變形。在精加（jiā）工之前, 增加工件固溶時效處理, 對於解決薄壁類零件的磨削（xuē）變形問題是比較有效的方（fāng）法。增加磨削次數及粗磨後的穩定處理、改善磨削參（cān）數和穩定切削力, 也可以作為降低磨削變形。