磨削細(xì)長軸精密螺栓的加工方法

摘 要：本文主要介紹分析了細(xì)長軸磨削加工的難點，然后通過砂輪選擇、磨削用量的選擇及磨前準(zhǔn)備工作等方面，詳細(xì)介紹了磨削細(xì)長軸的加工方法。

關(guān)鍵詞：細(xì)長軸 磨削 砂輪 中心架

1.問題提出

柴油機(jī)精密螺栓，材料為42GrMo ，直徑為φ30（+0.015/0），長度為1000，屬于細(xì)長軸。產(chǎn)品磨削外圓光潔度Ra0.4，圓度0.01，直線度為0.05 。如圖一所示，精密螺栓兩頭螺紋M36X2-7e6e，兩端面中心孔A2 。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，無法在無心磨床加工，只能選擇外圓磨床。在試制磨削過程中，工件易產(chǎn)生彎曲，鼓形造成工件圓度難以保證，并且會產(chǎn)生震動，工件表面產(chǎn)生很淺的螺旋形波紋螺紋。

2.問題分析

2.1. 精密螺栓表面出現(xiàn)螺旋狀很淺的波紋痕跡

其產(chǎn)生的原因：（1）砂輪工作表面凸凹不平；（2）機(jī)床剛性影響；（3）由于工件與頂尖系統(tǒng)剛性較差，頂緊力過緊或過松。（4）其他因素：磨削深度太大，縱向進(jìn)給量太大，或砂輪主軸有軸向竄動，都可能產(chǎn)生螺旋形波紋。此外、工作臺導(dǎo)軌潤滑油壓過大，使工作臺縱向移動產(chǎn)生漂浮和擺動，也會造成工件表面的螺旋形波紋。

2.2.精密螺栓圓柱度超差

精密螺栓在磨削后產(chǎn)生的鼓形和彎曲，使工件的圓柱度超差。（1）鼓形：由于工件剛性不足，或中心架調(diào)整不正確，磨削用量過大，使工件產(chǎn)生彈性變形而出現(xiàn)鼓形。（2）彎曲：當(dāng)磨削用量太大時，工件過度發(fā)熱，而冷卻又不充分、不及時、不均勻、使工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，以致使冷卻后產(chǎn)生彎曲變形。

2.3.精密螺栓圓度超差

精密螺栓中心孔形狀不正確，孔內(nèi)有污垢或已磨損；頂尖在主軸和尾架套筒錐孔，內(nèi)貼臺不緊；工件頂?shù)锰o或太松；砂輪主軸或頭架主軸的徑向跳動過大，這些因素都可能使工件圓度超差。另外，工件剛性差或余量不均時，在磨削力的作用下易產(chǎn)生彈性變形，結(jié)果使磨削表面出現(xiàn)圓度誤差復(fù)映現(xiàn)象。

3.問題解決可行性實施

通過對精密螺栓產(chǎn)生問題的分析，從以下幾個方面進(jìn)行攻關(guān)實施：

3.1. 磨前準(zhǔn)備工作

3.1.1.要校直工件。校正后工件同軸度應(yīng)盡量在0.15mm/m以內(nèi)。

3.1.2.精密螺栓經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后，進(jìn)行時效處理，消除工件內(nèi)應(yīng)力。

3.1.3.中心孔。中心孔是細(xì)長軸的基準(zhǔn)，工件經(jīng)熱處理后，中心孔會產(chǎn)生變形，應(yīng)對中心孔進(jìn)行研磨，是基準(zhǔn)中心孔。粗磨時，采用φ3角度為60°中心孔，提高粗磨時的生產(chǎn)效率，粗磨后兩端面去除1mm。精磨時重新修整φ2角度為59°30′中心孔，減少中心孔和頂針接觸面。

3.1.4.調(diào)整機(jī)床，主要調(diào)整頭架于尾架間的中心距，將工件頂緊后用手旋轉(zhuǎn)，感覺不松不緊為最好。

3.1.5檢查工件兩頂針頂住工件，用百分表測量徑向跳動，控制在0.03mm以內(nèi)，特別是工件間的彎曲度最大的地方，確定能否磨出。

3.1.6.精磨時采用雙撥桿撥盤，使工件受力均衡，以減少振動和圓度誤差。

2.砂輪及磨削用量的選擇

2.1. 精密螺栓的材料調(diào)質(zhì)硬度HRc38～44，根據(jù)材料性能特點，選擇相匹配磨料、硬度、粒度的砂輪，具體型號選擇見表一

2.2.修整砂輪。粗磨時修整的走刀量S，切深T，均比一般磨削要大些，可使砂輪表面比較粗糙，以增強(qiáng)切削性能，最好修整為凹型，這樣能夠減少砂輪和工件的接觸面，接觸面面為2/3；精磨時用鋒利的金剛筆，較小的進(jìn)給量，進(jìn)行修整從而獲得細(xì)密的砂輪面。

2.3.合理的選擇切削用量

粗磨時工作臺縱向速度放到1-1.5m/min，切削用量為0.02-0.05；精磨時工作臺縱向速度放到0.3-0.8m/min，切削用量為0.01-0.03。

磨削時工件轉(zhuǎn)速為50-100轉(zhuǎn)，粗磨時 工作臺縱向速度放到0.8-1.2m/min，切削用量為0.02-0.05；精磨時 工作臺縱向速度放到0.5-0.8m/min，切削用量為0.01-0.02。

3.合理的選擇中心架

根據(jù)精密螺栓的長度，合理的選擇一個中心架的在軸中間位置；在磨削過程中要合理調(diào)整中心架的兩個支片，剛開始可以用涂色的方法觀察工件是否和支片前端接觸；加工過程中當(dāng)螺栓，砂輪和支片三者位置一致時，用手調(diào)整支片，并觀察火花是否增大，最主要是看火花和工件的形狀來不斷調(diào)整上下兩支片。根據(jù)操作多次試驗經(jīng)驗，在進(jìn)給0.07-0.10mm后就要調(diào)整，在調(diào)整時可根據(jù)情況來調(diào)整上下支片。

4.結(jié)論

在細(xì)化磨削外圓的工步時，首先，應(yīng)注意機(jī)床的精度能否滿足工藝要求和磨前準(zhǔn)備工作；其次，為保證大批量加工中形狀精度的控制，夾持要可靠、穩(wěn)定，變形要小；最后，砂輪及磨削用量的合理選擇，適合于批量生產(chǎn)時的需要。外圓磨削完全能滿足精密螺栓工藝的要求，生產(chǎn)效率有了極大的提高。

參考資料：

[1] 袁澤俊主編.金屬切削刀具.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2004

[2] 劉舜堯，李燕，鄧曦明主編. 制造工程工藝基礎(chǔ).長沙：中南大學(xué)出版社，2002