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編者按
基於操作油管的鍍鉻工藝和加工難點，以及常規磨床無法裝夾的問題，詳細論述了在臥式車床上磨削鍍鉻層外圓的工藝方法。
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序言
鍍鉻工藝是利用電解的原理將導電體鋪上一層金屬鉻的方法。鍍鉻工藝種類較多，按其用途可分為：①防護、裝飾性鍍鉻。②鍍硬鉻。③鍍乳白鉻。④鍍松孔鉻。⑤鍍黑鉻。
葛洲壩水電返修專案操作油管，為提高表面硬度及耐磨效能，採用鍍硬鉻方式，其鍍層具有極高的硬度和耐磨性，可延長工件使用壽命，還可用來修復被磨損零件的尺寸公差；鍍硬鉻的厚度一般為10～50μm，也可根據需要而定，有的可達200～800μm。
硬鉻又稱耐磨鉻，是機械零件中經常用到的一種鍍鉻工藝。根據其鍍鉻方式，又分為磨削鍍鉻和尺寸鍍鉻。磨削鍍鉻工藝過程較為簡單，鍍鉻層厚度的尺寸要求相對寬鬆，鍍鉻後透過磨削加工的方式達到最終工件尺寸要求，但磨削加工較為困難；尺寸鍍鉻透過較為複雜的鍍鉻工藝要求，在保證鉻層均勻的情況下，可以嚴格地控制鍍層厚度，鍍鉻後可達到成品要求，無需再加工，在原材料利用、能源節約等方面較磨削鍍鉻有明顯的優勢，但鍍鉻成本較高。此次製造的葛洲壩操作油管使用的是磨削鍍鉻方式，在油管外圓設計了鍍鉻後再加工。
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操作油管結構及鍍鉻要求
操作油管外圓為階梯軸結構（見圖1） ，兩段軸上鍍鉻範圍分別為f 290mm×1375mm和f 480mm×640mm，加工後鍍層厚度要求為350μm。鍍鉻層加工後有R0。03mm同軸度要求，表面粗糙度值Ra為0。8μm，直徑尺寸公差僅為0。05mm。由於鍍硬鉻的硬度較高，無法採用常規的車削加工，需採用磨削方式。而操作油管總長2170mm，最大外圓680mm，因為工件較大，常規磨床無法裝夾，最終只能選擇在臥式車床上採取磨削的方式加工油管鍍鉻層（見圖2）。
圖1操作油管外圓的階梯軸結構
圖2在臥式車床上採取磨削的方式加工油管鍍鉻層
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磨削工具的選用
操作油管在數控臥式車床上裝夾加工。因臥式車床為非專業磨床，沒有較好的冷卻設計，加工精度不高，所以安裝冷卻裝置及選擇磨削工具非常重要。經過前期試驗加工，總結出在磨削前需要準備的工具見表1。使用這些工具後，能達到較好的加工效果。
表1 磨削前需要準備的工具
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操作油管的裝夾、找正要求
（1）裝夾
因操縱油管大部分表面都為鍍鉻層，並且兩段鍍鉻層有同軸度0。03mm要求，需在一個工位打磨完成，所以採用臥式車床卡盤裝夾工件f 680mm法蘭外圓，另一端用頂尖支撐軸堵端面，找正後裝夾牢固。工件的裝夾如圖3所示。
圖3工件的裝夾
（2）找正
因此次只是磨削油管外圓鍍鉻層，其餘尺寸已精加工完成，根據圖1所示同軸度要求，應按油管法蘭端右側端面f 523mm止口找正，但止口已被卡盤擋住，只能按f 680mm法蘭外圓找正。因工件鍍鉻前加工時f 680mm法蘭外圓與f 523mm止口在一個工位加工，同軸度較高，所以可以作為找正基準。機床架百分表在圓周方向測量兩段鍍鉻層遠端位置，檢查同軸度，檢測鍍鉻層餘量是否滿足最後打磨尺寸要求，合格後，進行後序加工。
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冷卻管的安裝
因工件鍍鉻層材質較硬，使用砂輪機磨削時快速產生熱量，如不迅速降溫，會導致工件受熱膨脹，以至於憋停砂輪機，影響加工及產品質量，所以在磨削時進行降溫是非常必要的。
根據臥式車床的結構，可採取用機床切削液對工件區域性冷卻的方式進行降溫。具體實施方法：將機床噴射切削液的軟管透過鐵絲固定在砂輪機上，將管口對準砂輪機磨削工件的位置，當砂輪機磨削工件時，冷卻管隨著砂輪機一起移動，對磨削位置進行降溫。切削液同時帶走脫落的砂輪顆粒和硬鉻顆粒，保護機床導軌面不受磨損。注意冷卻管需放置在砂輪機電動機的相反一側，防止切削液飛濺而損壞電動機。
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磨削工藝過程
準備工作完成後，開始進行磨削。
1）粗磨兩段鍍鉻層，進給速度控制在0。02～0。04mm/min，砂輪機進給量3mm/r。對於f480mm外圓，機床轉速為50r/min；對於f290mm外圓，機床轉速為60r/min。將鍍鉻層磨圓，去除高點，期間需用溫度計實時監測鍍鉻層溫度變化。
2）測量磨圓後的鍍鉻層直徑尺寸，並使用測厚儀測量鍍鉻層厚度。計算當鍍鉻層直徑尺寸達到圖樣要求公差後，最淺鍍鉻層厚度是否滿足圖樣要求的0。35mm，合格後可繼續粗磨；如不合格，需根據實際測量情況檢視是否能進行調整，若無法調整，則需考慮重新進行鍍鉻。
3）使用百分表測量工件同軸度情況。合格後粗磨兩段鍍鉻層，冷卻、測溫及尺寸測量繼續配合進行。粗磨過程中因工件磨削部位尺寸較長，所以如果外圓磨削後出現斜度誤差，則可採用分段磨削的方式來減少斜坡高、低點的差值，使外圓斜度小於最終的尺寸公差。
4）在單邊剩餘0。05mm餘量時，裝夾砂帶機進行精磨、拋光。砂帶機進給量為3mm/r。對於f 480mm外圓，機床轉速為50r/min；對於f 290mm外圓，機床轉速為60r/min。
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鍍鉻產生的後續問題處理
1）操作油管f 480mm外圓鍍鉻後，40mm長倒角位置與鍍鉻層相接處存在臺階；f 480mm外圓另一端f500mm止口平面存在多餘的鍍鉻層（見圖4兩處圓圈標註的位置），影響外觀質量，並且在使用時存在鍍鉻層損壞、脫落的風險隱患。
圖4加工缺陷所在的位置示意
處理方案：①手工使用砂輪機，將砂輪片緊貼f 500mm止口平面，向f 480mm外圓側逐漸打磨，去除多餘的鍍鉻層，臥式車床配合旋轉工件。打磨時對周圍鍍鉻層進行防護，避免損壞鍍鉻層。②臥式車床裝夾砂輪機，換新砂輪片，貼緊f 500mm止口平面，向f 480mm外圓側打磨手工剩餘的多餘鍍鉻層。在不打磨到f 480mm外圓的情況下，儘可能去除多餘鍍鉻層。最終止口平面根部位置允許存在較小接刀臺。③按f 480mm外圓40mm長倒角角度，順磨f 480mm外圓鍍鉻層，要求鍍鉻層與倒角光順過渡。④臥式車床裝夾砂帶機，打磨拋光f 480mm外圓鍍鉻層，提高外觀質量。
2）由於鍍鉻工藝會在鍍鉻前將工件進行浸酸活化，此時會將圖4所示的操作油管內腔區域的防鏽底漆溶解掉。在鍍鉻層磨削後，內腔表面產生了一層浮鏽，由於內腔空間較小，因而無法透過砂輪機等裝置打磨除鏽。經過多種方案嘗試，使用能溶解鏽的溶液擦拭，去除浮鏽，是較為可行的方案，具體如下：①用白布蘸取200號溶劑汽油，清理操作油管內腔油汙及雜質。②用白布蘸取稀釋後的磷酸液，擦拭清除內腔存在的鏽蝕。③清理後用風管吹乾內腔表面。④全面清理工件。⑤及時對工件內表面進行清理、塗防鏽漆。
注意事項：①用磷酸液清除鏽蝕前，管內的油汙及雜質一定要清除乾淨，否則會影響除鏽效果。②清理f 440mm內圓鏽跡時，由於位置較深，需使用長棍捆綁白布，蘸取磷酸液進行擦拭除鏽。
預防措施：對於存在內腔結構的工件，鍍鉻前無需進行塗漆防鏽。在鍍鉻後，應立即對內腔進行清理，並塗防鏽漆，防止非加工面生鏽。
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結束語
採用該磨削工藝方法，有效解決了鍍鉻層硬度較高、尺寸公差較小的加工難題，對於軸類鍍鉻零件的加工具有一定的參考價值。
專家點評
本例中的鍍鉻操作油管為大型階梯軸零件，常規磨床無法裝夾。作者就地取材、另闢蹊徑，在臥式車床上安裝合適的冷卻裝置和磨削工具，實現了外圓磨削功能，並解決了鍍鉻產生的後續問題。
文章對車床磨削的工藝方法做了詳細的論述，透過裝置改造與工藝最佳化相結合的方法，拓展了臥式車床的加工範圍，具有很好的創新示範作用。
本文發表於《金屬加工（冷加工）》2021年第6期36~38頁，作者：哈爾濱電機廠有限責任公司李鑫，昝竹青，原標題：《葛洲壩鍍鉻操作油管磨削工藝》。
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