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      1 引言

      細(xì)長(zhǎng)軸通常是指長(zhǎng)度和直徑的比值大于20 的軸類(lèi)零件，如注塑機(jī)里的拉桿、螺桿、活塞桿等都屬于細(xì)長(zhǎng)軸，這類(lèi)零件的加工工藝直接影響著整機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。磨削加工是用砂輪以較高的線速度對(duì)工件表面進(jìn)行細(xì)微切屑的去除過(guò)程［1］，由于細(xì)長(zhǎng)軸長(zhǎng)度和直徑的比值較大，剛性較差，在磨削加工過(guò)程中工件易產(chǎn)生彎曲，出現(xiàn)腰鼓形、多角形、錐形、橢圓形和螺旋波紋等缺陷［2］。究其原因主要有：一是切削力因素，即由于細(xì)長(zhǎng)軸剛性差，受到切削力作用而彎曲引起振動(dòng)，從而影響加工精度和表面粗糙度；二是切削溫度因素，即在磨削加工中產(chǎn)生熱變形致使中心孔和頂尖配合較差，而磨削前工件經(jīng)過(guò)淬火或調(diào)質(zhì)等熱處理后更易產(chǎn)生熱變形；三是切削振動(dòng)因素，即工件高速旋轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的離心力會(huì)加劇彎曲和振動(dòng)［3］。因此，磨削細(xì)長(zhǎng)軸的技術(shù)關(guān)鍵在于提高工件的支承剛性和減小磨削力和磨削熱［4］。針對(duì)此問(wèn)題本文介紹了在普通外圓磨床上進(jìn)行磨削加工的操作技巧，合理采用多個(gè)中心架跟蹤頂持來(lái)控制變形，較好地改善了其磨削易出現(xiàn)的變形和缺陷，提高了生產(chǎn)效率。

      2 加工前準(zhǔn)備

      2.1 工藝分析

      如圖1 所示的臺(tái)階細(xì)長(zhǎng)軸，材料為45 鋼，經(jīng)過(guò)淬火處理，硬度為48HRC，抗拉強(qiáng)度為1710MPa，塑性和韌性較差，熱導(dǎo)率為7.12W/（m·K）［5］，選擇MW1420B 萬(wàn)能外圓磨床，工件轉(zhuǎn)速為60r/min，砂輪特性為WAF60H6V，并修整砂輪，冷卻液選用H-1 精磨液。工件直徑小，為減小磨削力，粗磨時(shí)切削量為0.02mm，精磨時(shí)為0.005mm，適當(dāng)增加光磨次數(shù)。

      2.2 工件的矯直和去應(yīng)力

      熱處理后的工件在磨削加工前須經(jīng)過(guò)矯直和去應(yīng)力處理，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行時(shí)效，保證零件中心點(diǎn)或分段均布點(diǎn)的圓跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)在0.1mm 范圍［6］。

      2.3 工件的安裝

      采用雙撥桿配合前后雙頂尖安裝（后頂尖應(yīng)用鑲硬質(zhì)合金半缺死頂尖），須對(duì)工件的兩端中心孔進(jìn)行研磨，注入潤(rùn)滑脂，左端小徑處裝上雞心夾頭。將磨床上下工作臺(tái)標(biāo)尺調(diào)整到0 刻線處，根據(jù)工件長(zhǎng)度調(diào)整尾座與頭架距離將工件裝夾好，調(diào)整尾座頂尖預(yù)緊力使工件能在手帶動(dòng)下自如轉(zhuǎn)動(dòng)且無(wú)軸向竄動(dòng)為宜［7］。

      3 磨削加工細(xì)長(zhǎng)軸步驟

      由于剛性較差，磨削細(xì)長(zhǎng)軸須在對(duì)稱位置上均布使用3～5 個(gè)中心架，但也不是越多越好，因?yàn)槊看慰v向磨削時(shí)工件尺寸都會(huì)改變，中心架頂持也必須做相應(yīng)調(diào)整［8］。因此，必須時(shí)刻關(guān)注中心架支撐爪對(duì)工件的頂持變化，必要時(shí)甚至需要用V 字形木錘柄頭跟隨砂輪進(jìn)行縱向磨削［8］，即跟蹤頂持法。

      3.1 磨削第一個(gè)中心架部位

      在工件中部磨削出中心架支撐的外圓直徑準(zhǔn)，圓度和徑向圓跳動(dòng)應(yīng)在0.005mm 以內(nèi)，長(zhǎng)度大于中心架托爪的寬度，表面粗糙度達(dá)到Ra0.4，采用橫磨法切入。

      3.2 調(diào)整工作臺(tái)頂尖與工件軸心同軸度

      在工件上均布三個(gè)中心架，其中在已磨好的中心架上調(diào)整垂直與水平托爪起支承作用，注入潤(rùn)滑油，其余中心架不起作用。磨削由于熱處理形成的黑皮到見(jiàn)光，先對(duì)尾座側(cè)磨削并記下砂輪橫向進(jìn)給手輪刻度值，再對(duì)摘要：介紹了在普通外圓磨床上精密磨削加工細(xì)長(zhǎng)軸的方法，合理運(yùn)用多個(gè)中心架跟蹤頂持，較好地改善了磨削后易出現(xiàn)的腰鼓形、錐形、橢圓形和螺旋波紋等缺陷，且操作簡(jiǎn)單，加工質(zhì)量好，大大提高了生產(chǎn)效率。頭架側(cè)也磨削到相同刻度，比較兩端尺寸差值調(diào)整上下工作臺(tái)，使頂尖與工件軸心同軸度達(dá)到要求，再進(jìn)行粗磨，余量控制在0.08mm。

      3.3 磨削其余中心架部位并粗磨外圓

      采取上述方法磨削其余中心架部位，使用全部中心架進(jìn)行支承，粗磨軸外圓，余量控制在0.08mm，期間每進(jìn)給一次，需要將下支撐塊松開(kāi)點(diǎn)，同時(shí)將側(cè)支撐點(diǎn)頂緊工件，可以有效減小工件磨削時(shí)的振動(dòng)［9］。

      3.4 精修砂輪

      在精磨前須最后精修一次砂輪，應(yīng)從砂輪的右方進(jìn)給，以使砂輪的左角尖銳鋒利，并可將砂輪周邊修成凹字形以減小徑向力［10］。

      3.5 精磨各中心架和工件到尺寸

      精磨各個(gè)中心架部位尺寸到公差要求，并進(jìn)行精磨外圓，此時(shí)依然要注意中心架的頂持情況，必要時(shí)甚至需要用V 字形木錘柄頭跟隨砂輪進(jìn)行縱向磨削。用千分尺測(cè)量，反復(fù)進(jìn)行調(diào)整中心架夾持力度并磨削軸外圓，達(dá)到工件公差要求為止。注意最后需要無(wú)進(jìn)給光磨數(shù)次，以減小表面粗糙度。

      4 結(jié)語(yǔ)

      細(xì)長(zhǎng)軸的加工在制造業(yè)中有著重要的作用，而磨削加工的質(zhì)量要求往往直接決定著整個(gè)產(chǎn)品的成敗與否［11］，由于細(xì)長(zhǎng)軸的剛性較差，在磨削中應(yīng)該盡量避免其產(chǎn)生變形和其他缺陷，本文進(jìn)行了精密磨削加工細(xì)長(zhǎng)軸的方法探討，通過(guò)實(shí)踐摸索，采取有效措施，能夠滿足加工要求。