在普通外圆磨床上磨削细长轴的一种新工艺

【论文摘要】本文介绍了一种在普通外圆磨床上高效磨削高精度、低粗糙度细长轴（空筒件）的新工艺——，其特点是操作简便，容易掌握，对工人技术水平要求低，在磨削过程只需进行粗、精磨两工序，这种工艺非常适用于长径比L/D≥50的细长轴、难加工材料和较硬材质的超精磨削。

----------在普通外圆磨床上磨削细长轴的一种新工艺----------

在普通外圆磨床上超精磨削细长轴一直是老大难问题，易产生灼伤、振纹、落沙， 圆轴度超差等缺陷，特别是，当工件的长径比超过30(L/D＞30)时，尤为困难。国外机械工业发达地方的中小型机械修造公司(厂)的长期实践表明，只要检修、调整好普通外圆磨床，合理地选择砂轮、磨削用量和工艺过程，就能满足细长轴的技术要求。本论文介绍在普通外圆磨床一种超精磨削细长轴的缓进恒压力磨削工艺方法。

一．磨削工序流程：

1.校正机床 修整砂轮 工件装夹 对刀 横向走刀

砂轮切削刃砘化

退刀 检测 下放工件 防锈处理

光磨（尺寸不到位）

二． 磨削前的几项准备工作:

1. 校 直

细长轴校直方法有热校和冷校两种方法，热校比冷校理想。校直后的弯曲度应控制在工件每1000mm长度，其弯曲度<，圆轴度<。

2. 中心孔 细长轴两端的中心孔是细长轴的定位装夹基准,细长轴经过车加工、热处理和校直后，中心孔将会产生变形。对细长轴两端的中心孔进行研磨，使用多棱的60°硬质合金顶尖挤研，60°锥孔与磨床顶尖的接触面大于80%，圆度<等标准要求。

3. 检修机床

保证检修后的外圆磨床各项精度达到如下指标。

序号 检验项目 允许公差（mm）

1 磨床的几何精度 砂轮主轴 与滑动轴承间隙调整至 短三块轴瓦在间隙时，回转精度达到

床身纵向导轨直线度和不行度，床身横向导轨直线度，痒、头、尾架中心连线与工作台移动方向的平等度、砂轮主轴轴线对工作台移动方向的平等度及横向进给的精度都应达到到普通磨床精度要求

2 工作低速度运动稳定性 要求工作台以10-15mm/min低速运动时无爬行和冲击现象。

3 减少机床的振动 a. 砂轮要进行两次精细静平衡

b. 消除电动机的振动(在电动机与砂轮架之间用硬橡胶或硬木块进行隔振，尽可能是减少传动带概数)

4. 调整机床

主要是调整头架与尾架间的中心距离。将工件顶在两顶尖间，用手旋转工件。感觉不松不紧为好，如果尾座顶尖是弹簧式的，可使弹簧顶尖压缩～2mm，再顶住工件中心孔。

5. 检查工件

两顶尖顶住工件，先用百分表对细长轴的全长作径向跳动检查，特别是对中间弯曲度最大的地方，观察其跳动量方向是否一致。然后再用千分尺检查工件的磨削余量和各项尺寸。细长轴的磨削余量取较小值为宜，粗磨为精磨为。

三：砂轮及磨削用量的选择

1. 砂轮的选择

图1 砂轮形状（代号：P）

根据细长轴材料的不同，选择不同磨料、硬度、粒度的砂轮，这是很重要的。磨细长轴的砂轮硬度应稍软，粒度应稍粗。砂轮的形状如图1所示，可以减少细长轴在旋转中产生自激振动，砂轮的选择见表1，砂轮宽60mm。

表1 砂轮的选择

工件

材料 砂轮选择

磨 料 硬 度 粒 度

铸 铁 TH R3～ZR4 46～70

碳 钢 GZ GBR3～ZR1 46～70

不锈钢 GD GWR3～ZR1 60～80

2. 切削用量的选择

表2切削用量的合理选择 磨削对象 磨削用量名称

粗 磨 精 磨

修整砂轮 工作台纵向速度S/(m/min ～ ～ 光修一次

横向切深t/(mm/单行程)1～ ～ ～

磨削工件工件线速度v/(m/min) 18-22 16-20

横向切深t/(mm/单行程) ～ ～

工作台纵向速度S/(m/min) ～0..2 ～

从表2中可以看出细长轴磨削的几个特点：

a. 修整砂轮的走刀量S、切深t均比一般磨削大，可使砂轮的表面比较粗糙，以增强切削性能；

b. 磨削时工件的转速较低，精磨时更低，这是为了减少细长轴因旋转而产生的振荡，而走刀量较大，以便将一部分切向力转化为轴向力，减少径向力Py；

c. 磨削时切深t用单行程来达到。磨削量大，磨削接触面大，因此调低工件转速低，工作台纵向速度，使工件表面与砂轮表面在单位时间内和单位面积上的接触就相应地减少，可用粗、精磨两道工序来弥补。

d. 磨削时工作产生大量的热能，可能产生灼伤工作，需大量的乳化液来冲洗和冷却。 3.砂轮修整：砂轮的修整就应选用锋利的金刚石，粗、精磨前各进行一次修整，如图2方式安装金刚石及支架。以很小而均匀的进给量精密地修整砂轮，然后用油石(用平面磨床磨平)或精车后的砂轮以很小而均匀的进给量进行细密地修整砂轮，获得出大量的等高微刃，修整的同时用冷却液冲洗砂轮落砂，冷却金刚石。砂轮修整成阶梯形(如图3)，使其分成粗、磨区，减少砂轮的切削余量，减少振动。

图2： 金刚石笔及其合理安装

图3：砂轮修整阶梯形状

4 合理使用中心架

除了合理地选择中心架的数量之外，主要是在磨削过程中合理地调整中心架的两个支片：用涂色法来观察支片前端与工件表面接触与否；用手摸支片前端与工件表面是否接触；看火花，当工件、砂轮、支片三者位置一致时，用手调整支片，并观察火花是否增大。对于高精度、低粗糙度的细长轴磨削，应分粗、精磨。同时将工件放松，在两顶尖中心孔内放黄油，并放松中心架，使两支片不接触工件。然后再重新调整中心架的两个支片，方法如图4所示。百分表沿直径方向顶住工件，调整支片，当工件与支片接触，百分表立即有反应，这样我们就可控制支片的前后位置。

图4 中心架的合理使用

2015年4月23日