铝合金的比重为2.7g/cm3，仅为钢的35%，具有性能稳定、塑性较好的特点，热处理淬火和时效处理后可强化内部组织，提高强度和耐磨性。用铝合金材料制成的精密陀螺框架结构零件，广泛应用于航天航空领域的产品中。传统的加工方法中，零件的定位基准面主要靠钳工修铲和研磨完成，效率较低且容易变形，很难保证尺寸要求。笔者通过加工实践，总结出铝合金陀螺框架零件的平面磨削工艺，有效解决了其加工难题。
1. 磨削加工难点
铝合金陀螺框架的磨削加工难点为：①铝合金材料在高温下组织易产生裂变。铝合金材料具有熔点低、激活能大的特点，温度升高后，塑性变大，在高温高压下，磨削时易产生粘刀现象，形成积屑瘤。②零件易变形。铝合金陀螺框架壁薄、刚性差，每一次磨削加工由于应力释放，造成工件变形，影响陀螺框架零件的尺寸精度及形位公差。③砂轮磨损失效。磨削铝合金材料时，除粘接扩散之外，铝合金材料与砂轮磨粒之间起化学反应，加速了砂轮的磨损过程。④铝合金材料由于硬度低，材料抵抗塑性变形或划痕的能力差，磨削加工时容易划伤和碰伤工件表面。⑤磨削时易变形。铝合金材料磨削时无法吸附，只能采取压紧的方式进行磨削，由于陀螺框架零件壁薄，在压紧力的作用下出现变形，当磨削加工完成，零件恢复弹性，造成零件尺寸超差报废。
2. 磨削材料的选择
磨削材料的选择如下：①磨料采用脆性大而锋利的黑碳化硅砂轮，减少磨削粘接，提高磨削效率。②使用具有较高强度的陶瓷结合剂，且耐油、耐酸、耐碱及耐腐蚀，从而提高砂轮的组织强度和耐用度，减少砂轮修整次数，提高加工尺寸的稳定性。③在满足要求的情况下使用粗号砂轮，减少磨削热，控制零件的变形，防止砂轮堵塞，提高磨削表面质量。④应选用较低的砂轮硬度，使砂轮保持良好的自锐性。一般选用H～J级硬度。⑤应采用较疏松的组织容纳磨屑，以便使磨削液进入磨削区，增强冷却效果，降低磨削区温度。可选用具有疏松组织的大气孔砂轮，具有较好的磨削效果。⑥采用良好的乳化型油品做磨削液，以防止磨削区温度过高引起零件烧伤。
3. 加工实例
铝合金陀螺框架如附图所示，铝合金2A12-T4零件的基准A和平行度0.005mm需要磨削加工来达到尺寸精度要求。
陀螺框架零件材料为难磨削加工的铝合金材料，磨削温度、磨削力、砂轮及磨削速度对零件的精度及变形有很大的影响。以A面为定位面，压紧零件上端面，采用平面磨床，先磨削上平面留余量0.1mm，在以上平面定位将基准A面磨削到尺寸，再以磨削好的A面定位将上平面磨削到尺寸，保证平行度要求。磨削选择的砂轮、磨削参数及磨削液介绍如下。
铝合金陀螺框架图
（1）砂轮参数的选择如表1所示。
（2）磨削用量的选择如表2所示。
（3）磨削液。在磨削铝合金时，磨削液具有冷却、润滑和冲洗作用，使用30%～50%的煤油和30%～70%的机油混合配置的油液作为冷却和润滑液，防止和减少砂轮堵塞造成的零件烧伤和划伤。
（4）其他注意事项。①磨削过程中进给速度要均匀，特别是横向进给速度要均匀。②铝的磨削过程中砂轮很容易堵塞、钝化，所以加工表面很容易出现砂轮划痕和烧伤痕迹，故砂轮表面加工时需要润滑，可以适当增加外涂润滑液、油、膏。可以选择在砂轮上面涂柴油，但是较脏；还可以在砂轮上面涂蜡烛、工业蜡、润滑剂及润滑膏等，从而减少堵塞造成的烧伤、划伤等。③砂轮上面粘的铝屑，可以使用油石或者使用一种锋利的刀片刮一下。④砂轮必须及时修整，修整得粗糙些，但必须锋利，以防止堵塞。⑤砂轮边角可以使用砂轮刀倒下角，以利铝屑的及时
排出。
4. 结语
该平面磨削工艺采用正确的砂轮参数、磨削液、磨削用量及低应力磨削方法，合理选择砂轮磨料、粒度、硬度及结合剂等参数，调整磨削力、磨削参数，提高了零件的表面磨削质量。通过多批次加工，使零件合格率由原来的80%提高到98%左右。
参考文献：
[1] 上海市金属切削技术协会. 金属切削手册[M]. 上海：上海科学技术出版社，2000.
