細長臺階軸加工方法分析

■ 陜西秦嶺特種電氣有限責任公司工藝裝備廠 （興平 713107） 李 江 朱中華

我單位承接了某所傳感器零部件的生產加工任務，其零件的精度要求嚴格，且種類繁多，細長臺階軸是其中很大的組成部分（見圖1），該類零件材料均為彈性合金3J01，總長250.5 mm，最大直徑6 mm，且同軸度要求很高，尺寸要求嚴格。

1.加工方法分析

對于類似該零件的加工，通常有以下3種加工方法。

（1）尺寸及表面粗糙度要求不嚴格時，一般會采取車削加工方法。車床利用機床的尾座頂扶零件右端的中心孔，根刀架固定零件徑向的跳動。這種方法加工出的零件外圓尺寸公差一般＞0.1 mm，且外圓會帶錐，表面粗糙度值Ra=3.2 μm左右。此方法的制造工藝工序少、效率高，但滿足不了高精度零件的加工要求，不適合精度高的零件加工。

（2）尺寸精度要求較高時，通常會采用精密萬能外圓磨床加工。對于該連桿類零件，此方法對磨工的操作技能要求很高。萬能外圓磨床的砂輪厚度一般在40～75 mm，所以磨工需分段磨削，同時因零件軸向長度長、直徑小和易變形，外圓尺寸變化難以控制，在磨削前零件的外圓留量很關鍵，一般在0.10～0.15 mm，磨工磨削的進給一般控制在0.015～0.025 mm。此方法的加工時間較長，效率低，且合格率低。

（3）對于這類精度較高的軸類零件，還可以采用精密無心磨床, 改變無心磨加工方法，把軸向送料改為從砂輪上端徑向送料，同時制作軸向限位塊，限定軸向加工范圍，這樣可以外圓一次磨削較長且不影響其他臺階軸，直線度變化較小。

2.加工難點

此細長軸產品加工過程中主要存在以下難點：

（1）材料為彈性合金3J01，且細長，加工過程中變形較大。

（2）磨削時軸向長度大，磨削時因彈性影響直線度，直接導致尺寸及同軸度不穩定。

3.工藝方案

對此我們改進了加工思路：

（1）將精密外圓的加工分為無心磨、萬能磨分工序加工，減少因變形使直線度較差而導致的尺寸及同軸度超差。具體方法為：①無心磨床磨削外圓為mm（M6×0.75－6h螺紋大徑）。②精密儀表車床兩端先作中心孔，再利用根刀架粗車外圓，為后工序去量（見圖2）。③無心磨床第一步磨削φ5mm、mm及mm均按mm加工，第二步再磨削mm外圓至尺寸（見圖3）。④萬能磨床以中心孔用頂尖頂扶，磨削右端mm外圓至尺寸。

圖1 細長軸

圖2 細長軸半精車

（2）改進無心磨加工方法，把原軸向送料方式改為從砂輪上端徑向送料，砂輪及導輪的寬度選為零件加工面長度的1/2左右為佳，再用左右限位塊限定軸向加工長度，這樣可以一次磨削較長外圓且不影響其他臺階軸（見圖4）。同時，在磨削過程中，導輪傾角應為3°～4°，且根據余量及變形情況應適當減少切入量，增加磨削次數，直線度變化也會較小。

4.改進效果

該零件經改進加工工藝后，產品的精度得到了明顯提高（見圖5）。同時，此方法也應用到其他細長軸的加工中。在交付客戶的184件產品中，經客戶入所復檢，產品合格率為99.3%，得到了客戶的贊譽與肯定。

圖3 細長軸精磨

圖4 無心磨加工示意圖

圖5 零件實物圖

5.結語

此類加工方法適合精度要求較高的細長桿零件的加工，能較好地保證零件的加工要求。希望能為同行提供有益的借鑒和幫助。

[1] 陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.

[2] 左敦穩.現代加工技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009.