細長臺階軸磨削的技巧

金曉華 楊曉輝

摘要：此零件為一臺3725型平面磨床工作臺上的活塞桿，活塞桿在減振器中的起著重要作用，它的質量好壞嚴重影響裝配、表面缺陷會造成的漏油，彎曲變形影響機床的正常使用，且該零件屬于細長軸類工件，磨削時是難度很大。為此我們經過多年的工作經驗并查閱了大量的有關技術方面的資料，參照所學的理論知識研制分析，從而解決這一技術難題， 保證加工質量，降低生產成本，提高生產效率。

Abstract： This part is the piston rod on the working table of a 3725 type surface grinder， the piston rod plays an important role in the shock absorber， its quality seriously affects the assembly， surface defects will cause oil leakage， bending deformation affects the normal use of the machine tool， and this part belongs to the slender shaft type workpiece， grinding is very difficult. To this end， we have passed many years of work experience and access to a large number of relevant technical information， with reference to the theoretical knowledge of research and analysis， so as to solve this technical problem， ensure the quality of processing， reduce production costs and improve production efficiency.

關鍵詞：活塞桿;細長軸;磨削用量;研磨;對刀

Key words： the piston rod;a slender shaft;grinding dosage;grinding;the knife

中圖分類號：TD406????????????????????????????????????? 文獻標識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1674-957X（2021）21-0103-02

1? 產品結構及技術要求

如圖1所示為細長軸工件。該零件材料為45號鋼。熱處理調質至HRC28-32。工件全長1458mm。Φ2外圓對A、B基準軸線的徑向圓跳動為0.02圓柱度0.1 Φ25

2? 工藝分析

①該工件長徑比達到58倍，屬于細長軸類工件，在加工中極易產生變形，且旋轉時會引起震動，因此磨削細長軸的關鍵是盡量減小磨削力和提高工件的支撐剛度，故中間應采用中心架支撐。②磨削前應仔細修研中心孔，將工件裝夾在兩頂尖之間，先磨削支撐圓，其圓度誤差不大于0.005mm，徑向圓跳動誤差不大于0.01mm。③磨削過程中，為使工件的軸線始終保持在原始的位置上，需要及時調高中心架支撐塊的位置。④粗磨后精磨前工件應進行校直處理。

3? 在加工過程中，容易出現的問題及解決方法

3.1 細長軸類工件易出現問題

細長軸的剛性很差，磨削時常會引起一系列問題：工件容易在橫向“讓刀”和縱向“下垂”，磨出的工件母線不直（兩頭小，中間大）磨削時容易震動，出現縱向震痕，中心孔出現弊病，工件就要產生橢圓，兩頂尖連線與縱向行程稍不平行，工件就會產生錐形。縱向行程速度稍大，工件粗糙度就差，切削深度稍大，工件就會產生腰鼓型。所以在加工中必須避免此類現象的出現。最主要存在的問題表現在：工件彎曲變形、對刀方面、砂輪的修整、中心架的調整及 撥桿的使用問題等。

3.2 解決方案

粗磨前研磨中心孔表面粗糙度值為Ra0.8μm，用標準頂尖涂色法檢查，接觸面積達60%以上，精磨前研磨中心孔表面粗糙度值Ra為0.4μm用標準頂尖涂色法檢查。接觸面積大于80%。用硬質合金頂尖裝夾。裝夾工件時不易把工件頂得過緊。過緊零件容易彎曲。粗磨時可將砂輪修粗一些，可提高砂輪的切削性能，可以減少彎曲變形。在磨削過程中會有大量磨屑產生。磨屑經彈性變形塑性變形和滑移過程會產生力和熱，也會造成工件彎曲變形。所以必須保持充足的切削液，以防止工件熱變形，從而減少彎曲變形。為了充分發揮砂輪對工件的摩擦拋光作用，雖說磨削量很小，但也會因磨削熱而使工件產生燒傷變形，在這種情況下，可適當增加冷卻液濃度（一般不超過10%）。磨削時冷卻液要充分澆注，保證冷卻液可及時將磨屑沖洗干凈，降低磨削產生的溫度，防止因磨削熱產生彎曲變形，有利于降低表面粗糙度。

3.2.1 對刀問題的解決方法? 磨削時對刀很重要，如果進給量太大不僅會破壞砂輪的微刃，還會影響加工精度，可采用工件表面涂色對刀。磨削過程中不能上大刀，以免撞擊工件造成細長臺階軸變形，破壞工件的精度。

3.2.2 砂輪的修整問題及解決方法? 在磨削細長臺階軸時砂輪始終保持鋒利，用鈍砂輪磨削工件會產生波紋，工件會出現內橢圓、燒傷等。所以應及時修整砂輪。修整砂輪時，采用尖角金剛石，可將砂輪圓周中間修出一個凹形，使砂輪接觸寬度變小，這樣磨削時壓力變小，沖擊力減小，這樣工件不容易變形。砂輪修整后應盡量保證砂輪顆粒在工件全長切削時都鋒利，這樣可以減少切削力，從而提高加工精度減小彎曲變形。

3.2.3 中心架調整問題及解決方法? 磨此細長臺階軸，采用開式中心架，將其架放置在工件中間，工件安裝在兩頂尖之后，先用百分表測量工件的徑向跳動，徑向跳動允許在0.15-0.20mm。先必須在工件與支撐塊接觸處先磨出一小段外圓，中心架支撐處外圓磨好后，調整中心架，當砂輪磨到工件外圓尺寸接近中心架支撐處外圓尺寸時，支撐處外圓可涂上一層很薄的顯示劑并注意刻度盤數值。工件的軸線下移0.01mm，中心架支撐處外圓尺寸只允許磨去0.01mm左右，否則中心架支撐塊對工件失去支撐作用，而影響加工精度，為了保證工件形狀精度，精磨時每次調整支撐塊時約使中心移動0.01mm。同樣支撐處外圓先磨去0.005mm，再在工件外圓上磨削，磨削過程中，若發現工件有中凸現象，應立即調整中心架支撐塊的位置，并在中凸處減慢工作臺的移動速度，以消除中凸值。隨著工件直徑逐漸減小，需要周期調整支撐塊，使工件中心一直保持在正確的位置，磨削過程中經常測量工件兩端及中間的直徑及它們的徑向跳動量，以便根據測量結果相應調整支撐塊。總之用中心架支撐工件磨細長臺階軸是十分細致的工作，務必做到勤測量，勤調整中心架，而且要記住工件每次調整后的中心位移量，這樣才能保證細長工件的加工精度。

3.2.4 撥桿的使用及解決方法? 在磨削細長臺階軸時，不宜使用單撥桿來帶動工件旋轉，因為單撥桿在傳動中，工件受力不均，工件所受到的力會產生周期性變化，由于細長工件頂尖的頂緊力又小，工件易松動，在受到周期性變化力時，其位置也發生周期性變化，會影響加工精度，為了提高加工精度，確保加工質量，選用了雙撥桿來帶動工件旋轉，使撥桿力得到平衡，可以提高加工精度。

4? 磨削方法

①機床的選擇，選用M1432A型萬能外圓磨床。

②砂輪的選擇和修整。選用WA60L砂輪，用尖角金剛石對砂輪作粗磨修整，最后一次精磨修整砂輪時，應從右向左進給，以使砂輪的左緣更尖銳，修整三次，光修一次。

③裝夾方法，用兩頂尖和中心架裝夾支撐工件，裝夾時注意找正Φ25滑油。

④磨削用量的選擇。砂輪速度是：每秒35米，其他磨削用量見表1。

⑤切削液的選擇。選用質量分數為5%的乳化切削液，并保證供應充足。

5? 磨削步驟

①研磨中心孔，表面粗糙度值Ra為0.8μm，用標準頂尖涂色法檢查接觸面積達60%。

②裝夾工件，用兩頂尖和中心架支撐工件，用中心架支撐前磨出支撐圓，調整中心架位置，使工件中心線保持在正確的位置上。裝夾前需找正工件兩端徑向圓跳動誤差不大于0.02mm。

⑦光磨做1-2次無火花光磨，以保證各外圓的表面粗糙度值達到圖紙要求。

6? 注意事項

①磨削工件的中間支撐外圓時，工件的nw要低一些以避免工件外圓產生多角形震痕和徑向跳動量超差。

②磨削過程中，若發現工件中凸現象，應立即調整中心架支撐塊位置，并在中凸處減慢工作臺移動速度，以消除中凸值。

③砂輪應經常保持鋒利，以減小徑向壓力。

④要合理分配磨削余量，控制磨削用量。

⑤切削液應有良好的冷卻性能和潤滑凈化清潔充足供應。

7? 結論

根據細長軸特點，應從工藝操作和安裝方法及磨削用砂輪修整上加以改進。才能加工出滿足工藝技術要求的的工件。

參考文獻：

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