超細刀桿的磨削加工

哈爾濱第一工具制造有限公司 （黑龍江 150078） 楊曉娟

超細刀桿是指直徑小于2 2 mm，長度超過600mm的桿類產品。由于這類產品既細又長，所以在磨削加工過程中，刀桿的尺寸精度和徑向圓跳動很難控制。這歷來是磨削加工的難點，也是多年來急需解決的瓶頸問題。銑床用的銑刀桿就是一種常見的桿類部件，特別是φ13mm的銑刀刀桿加工起來就非常困難。如果刀桿的尺寸精度和徑向圓跳動的誤差過大，加工出的產品往往會產生波紋、啃刀等現象，質量就不能保證。下面簡單地談一下超細銑刀桿磨削加工的措施。

1.磨削前的幾項準備工作

（1）校直 超細銑刀桿的校直方法有兩種：一種是冷校直；另一種是熱校直。冷校直是指在彎曲的工件上，在彎曲的低點用專用的鋼錘逐步一點一點地敲打，然后把工件頂到設備上，用百分表一點一點的反復檢驗，直至達到規定的彎曲范圍。熱校直是指工件淬火以后，采用頂尖頂起的方法，用百分表找到相對的高點，把焊槍調整到一定熱度來烤燒工件，使工件產生一種向彎曲另一方向改變的熱變形，這樣經反復多次的矯正，使工件達到所規定的徑向圓跳動要求。以上兩種方法，在生產實際運用中都是可行的，但相比之下還是熱校直比冷校直的情況要好一些。熱校直由于在校直過程中，采用外熱向工件內部滲透校直，所以校直工件加工完成后不易變形，合格率較高。而冷校直采用外力強行校直，在工件完成校直轉到加工工序時，由于工件的表面被磨削了一部分，而工件的內部內應力也就顯現出來了。這樣的工件雖說經過反復的操作加工，也能達到產品的工藝標準。但是工件在長時間不使用的情況下，會產生一些微小的彎曲變形，為產品的后續加工產生不利的因素。因此，在條件允許的情況下，要盡可能的采用熱校直的方法。

（2）找正中心孔 中心孔是所有桿類刀具加工的基準。在經過熱處理后，中心孔和工件的直線性都會產生一些變形。所以，對于完成校直返回加工的超細銑刀桿，在進行磨削加工前必須進行中心孔的研磨。由于刀桿的兩端直徑相差較大，所以在進行研磨中心孔前，要采取一些相對的輔助措施，用一種加工刀桿的專用絲堵旋緊在銑刀桿大頭的螺紋部分，這樣工件的兩端中心孔的尺寸基本達到一致，使工件在加工過程中的扭力保持一致，達到產品的出廠精度。

（3）提前檢修機床 加工細長刀桿使其達到質量要求，機床是保證加工產品質量的主要設備。設備的使用精度直接關系到所加工工件的質量，所以使用的設備必須達到出廠時的精度和標準。為了保證這種精度和標準必須定期檢修機床設備的精度，做到發現問題立即解決。因此，完好的設備是保證產品加工合格的基礎。

（4）調整好工件的夾緊程度 調整工件夾緊的關鍵，主要是調整頭架與尾架的中心距離。將所加工刀桿頂在兩頂尖之間，然后旋轉工件，感覺工件兩端松緊一致為好。如果尾座是彈簧式的，可使彈簧頂尖壓縮0.15～2mm后，再頂住工件。

（5）選擇砂輪 砂輪是加工工件的主要磨具，其加工產品的好壞與砂輪有著直接的關系。如果砂輪過硬，被加工工件切削力增大，易使工件燒傷和變形；而過軟的砂輪，由于砂輪本身質地較軟，在加工過程中砂輪脫粒較快，加工工件的表面粗糙度也達不到工藝要求。因此，選擇適合的砂輪硬度及粒度尤為關鍵。若砂輪太硬，磨鈍的砂粒不易脫掉，若繼續磨削，磨削力會不斷增大，不僅使工件變形，而且還會產生磨削熱，燒傷加工表面。而且，如果使用太硬的砂輪，還要經常修磨，影響工作效率。砂輪太軟，則磨粒在未變鈍前即已脫落，砂輪很快變小，失去其原有的形狀，也需要經常修磨，同樣影響工作效率。因此，磨削細長工件所用砂輪硬度，宜采用中等硬度即“ZY”（棕剛玉），粒度應根據工件情況來確定。若工件表面粗糙度、尺寸精度要求較高，則選用細磨粒的砂輪。為了使砂輪端面始終保持銳利，最后一次砂輪修整時，必須在砂輪右方進刀，這樣可以使砂輪的左角尖銳，以便負擔主要磨削工作，使砂輪不至于過早鈍化。另外，還要根據被加工件的材料，選擇不同磨料、硬度、粒度的砂輪，這一點很重要。磨細長工件的砂輪硬度要稍軟，粒度應稍粗。砂輪的形狀要選擇中間呈凹形，因為這種形狀的砂輪，不但可減少砂輪與工件的接觸面積，而且砂輪整體寬度不變，可以減少細長軸在旋轉中產生的自激振動。所以，加工細長銑刀桿應選擇中軟砂輪。

為了提高工件質量，磨削細長工件不宜采用單撥桿帶動工件旋轉。因為單撥桿在運動中工件受力不均勻，采用雙撥桿帶動工件旋轉，可使撥桿動力平衡，能提高工件的加工精度。另外，根據細長工件徑向不宜受力的特點，在待加工過程中，應吊掛存放，否則會因工件自重而使其產生彎曲。同樣道理，工件也不宜在頂尖上過夜，特別是要結束加工的工件，會因此彎曲而報廢。在加工細長工件時，往往因冷卻不好，工件受熱而變形，因此在磨削時還應很好地進行冷卻。

（6）切削用量的選擇 由于刀桿本身的外部形狀不勻稱，而且兩側的重量及向心力有所差異，所以加工起來比較困難。因此選擇合理的切削用量很有必要，一般情況下，每一次進刀最好在0.10～0.20mm左右。

2.加工細長刀桿的過程

由于工件的結構不勻稱，在加工過程中為了彌補這一缺陷，必須嚴格按下列方法進行操作：

（1）調整砂輪的切削量 即改變原有砂輪的外部結構：把原有砂輪的寬度用金剛石打窄，使砂輪與工件的接觸面積減小，這樣不僅減少了工件與磨料的磨削強度，還提高了它的切削性能。

（2）降低磨削工件轉速 由于工件本身的外形不同，頂起工作的一頭較重，而另一頭又很輕。所以要正常轉速加工，往往因旋轉而產生振動，在被加工工件表面產生很大的波紋和棱角，產品根本達不到設計要求，而工件轉速調低以后被加工工件由于向心力減小，最大限度地使工件達到設計要求。

（3）磨削切深用雙行程來達到 因工件轉速低，工件表面與砂輪表面在單位時間內和單位面積的接觸就相對的減少，所以要用多次反復和增加次數來彌補。

3.保證細長刀桿的精度

為了最終保證刀桿的尺寸精度，最好采用以下幾個步驟來進行操作：

（1）用兩頂尖支撐工件 松緊要適當，在保證工件不軸向串動的情況下，調低工件轉速，用雞心卡箍輕輕撥動。

（2）粗磨各部外圓 其圓度小于0.01mm，留0.16～0.18mm的精磨量。由于工件較細，在中間的位置會自然凸出一些，當中間凸出小于0.04mm時可以忽略，大于0.04mm時要使工件與砂輪之間在凸出部分做反復磨削運動，使工件達到相應的尺寸。

（3）在刀桿粗加工后，進行精加工 首先，要先加工工件比較重的一端，留出0.04～0.08mm的精磨量，然后加工最難加工的刀桿φ 13mm一端。由于用較窄的砂輪磨削，砂輪與工件的阻力相對減小，所以在工件與砂輪的往復動作下，φ13mm的鍵槽上端被加工合格。下一步用雞心卡箍卡住φ13mm的小端，加工鍵槽凹出的部分，經過一定時間的往復操作，磨削φ13mm的另一端也被加工合格。再下一步，精加工刀桿7:24的留磨部分。由于精磨量較小，再加工剩余部分不會對產品本身質量造成影響，所加工的刀桿也就可以達到工藝和圖樣的要求。