彭冬梅

在普通外圓磨床上超精磨削細(xì)長(zhǎng)軸一直是老大難問(wèn)題，特別是，當(dāng)工件的長(zhǎng)徑比超過(guò)30（L/D>30）時(shí)，尤為困難。美國(guó)中小型機(jī)械修造公司（廠）的長(zhǎng)期實(shí)踐表明，只要檢修、調(diào)整好普通外圓磨床，合理地選擇砂輪、磨削用量和工藝過(guò)程，就能滿足細(xì)長(zhǎng)軸的技術(shù)要求。

1磨削前的幾項(xiàng)準(zhǔn)備工作

1.1校直

細(xì)長(zhǎng)軸校直方法有熱校和冷校兩種方法，熱校比冷校理想。校直后的彎曲度應(yīng)控制在工件每1000mm長(zhǎng)度，其彎曲度在0.15mm以內(nèi)。

1.2中心孔

中心孔是細(xì)長(zhǎng)軸的基準(zhǔn)、細(xì)長(zhǎng)軸經(jīng)過(guò)熱處理后，中心孔將會(huì)產(chǎn)生變形，應(yīng)對(duì)中心孔進(jìn)行研磨，使其60°錐孔和圓度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

1.3檢修機(jī)床

保證檢修后的外圓磨床各項(xiàng)精度達(dá)到出廠時(shí)指標(biāo)。

1.4調(diào)整機(jī)床

主要是調(diào)整頭架與尾架間的中心距離。將工件頂在兩頂尖間，用手旋轉(zhuǎn)工件。感覺(jué)不松不緊為好，如果尾座頂尖是彈簧式的，可使彈簧頂尖壓縮0.5～2mm，再頂住工件中心孔。

1.5檢查工件

兩頂尖頂住工件，先用百分表對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的全長(zhǎng)作徑向跳動(dòng)檢查，特別是對(duì)中間彎曲度最大的地方，觀察其跳動(dòng)量方向是否一致。然后再用千分尺檢查工件的磨削余量和各項(xiàng)尺寸。細(xì)長(zhǎng)軸的磨削余量取較小值為宜。

2砂輪及磨削用量的選擇

2.1砂輪的選擇

根據(jù)細(xì)長(zhǎng)軸材料的不同，選擇不同磨料、硬度、粒度的砂輪，這是很重要的。磨細(xì)長(zhǎng)軸的砂輪硬度應(yīng)稍軟，粒度應(yīng)稍粗。砂輪的形狀中間呈凹形，因?yàn)橹邪夹紊拜啿坏蓽p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(xì)長(zhǎng)軸在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生自激振動(dòng)。

2.2切削用量的選擇

數(shù)控機(jī)床加工中的切削量，是表示機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)大小的重要參數(shù)，主要包括切削深度、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。在加工程序的編制工作中，應(yīng)把各種加工用量編入工序單內(nèi)。零件的加工方法不同，切削用量的選擇也會(huì)有區(qū)別，粗加工時(shí)一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也要考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本。半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。

切削深度的選擇和機(jī)床、夾具、工件及刀具的剛度有關(guān)。在剛度允許的情況下，應(yīng)選擇大的切削深度，減少走刀次數(shù)，盡可能一次去除加工余量，以便提高加工效率。有時(shí)為了提高零件加工表面的加工精度和表面粗糙度，要留0.2～0.5mm的精加工余量。

主軸轉(zhuǎn)速n的選擇，應(yīng)根據(jù)允許的切削速度v和工件直徑d及加工性質(zhì)來(lái)確定，按計(jì)算公式v=πdn/1000進(jìn)行計(jì)算。

進(jìn)給速度Vf的選擇，主要考慮零件的加工精度、表面粗糙度、所用刀具及零件材料。最大進(jìn)給速度受機(jī)床伺服系統(tǒng)性能的限制，并與脈沖當(dāng)量有關(guān)。粗加工時(shí)應(yīng)選用較大的數(shù)值，精加工時(shí)應(yīng)選擇較小的數(shù)值，在切槽、切斷時(shí)應(yīng)選擇較低的數(shù)值。

2.3合理使用中心架

除了合理地選擇中心架的數(shù)量之外，主要是在磨削過(guò)程中合理地調(diào)整中心架的兩個(gè)支片：用涂色法來(lái)觀察支片前端與工件表面接觸與否；用手摸支片前端與工件表面是否接觸；看火花，當(dāng)工件、砂輪、支片三者位置一致時(shí)，用手調(diào)整支片，并觀察火花是否增大。對(duì)于高精度、低粗糙度的細(xì)長(zhǎng)軸磨削，應(yīng)分粗、精磨。在精磨前應(yīng)再進(jìn)行一次砂輪修整，目的是要磨出大量的等高微刃，先是用鋒利的金剛石筆，以很小而均勻的進(jìn)給量精密地修整砂輪，然后用油石（用平面磨床磨平）或精車后的砂輪以很小而均勻的進(jìn)給量進(jìn)行細(xì)密地修整砂輪而獲得。同時(shí)將工件放松，在兩頂尖中心孔內(nèi)放黃油，并放松中心架，使兩支片不接觸工件。然后再重新調(diào)整中心架的兩個(gè)支片。百分表沿直徑方向頂住工件，調(diào)整支片，當(dāng)工件與支片接觸，百分表立即有反應(yīng)，這樣我們就可控制支片的前后位置。

2.4改進(jìn)中心架的結(jié)構(gòu)

一般中心架支片轉(zhuǎn)動(dòng)的絲杠螺距較大，每旋轉(zhuǎn)一周進(jìn)給量在1.25～2mm。我們利用中心架原有結(jié)構(gòu)，增加一套差動(dòng)絲杠，使支片后部的螺母在旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，支片移動(dòng)量為0.1mm，提高了支片調(diào)整精度。

2.5注意充分冷卻

磨削過(guò)程中要始終保持切削液的充分供應(yīng)，做到充分冷卻，以避免工件發(fā)生熱變形。切削液應(yīng)有良好的冷卻性能和潤(rùn)滑性能，必須凈化、清潔。

3控制彎曲度的措施

細(xì)長(zhǎng)軸的精度主要是由彎曲度、圓度、粗糙度等決定，而彎曲度和粗糙度是一個(gè)矛盾體：粗糙度在Ra0.2以上，砂輪的擠壓力大，Py力也大，使工件產(chǎn)生彎曲，而細(xì)長(zhǎng)軸磨削中的中心架調(diào)整又往往難以控制。因此，對(duì)于磨削高精度、低粗糙度的細(xì)長(zhǎng)軸來(lái)說(shuō)，的確是一個(gè)老大難問(wèn)題。為此，可以應(yīng)用萬(wàn)能表中的μA電流通與不通的測(cè)量原理，來(lái)測(cè)量工件與支片接觸情況。中心支架兩支片的改進(jìn)將中心支架的兩支片做些改進(jìn)，在支片前端分別裝上導(dǎo)電的銅塊，再用電線與萬(wàn)能表一端接（+）極，另一端接（-）極，（+）極與中心架相連，（-）極與尾架相 通，當(dāng)工件與支片相接時(shí)，萬(wàn)能表的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)撥至100kΩ時(shí)，指針立即轉(zhuǎn)動(dòng)，表明整個(gè)電路相通了，其靈敏度很高，指針從0到最大讀數(shù)值之間的擺動(dòng)值為中心架支片上的移動(dòng)量4μm，當(dāng)萬(wàn)能表調(diào)整到10kΩ時(shí)，指針的擺動(dòng)值為0.001mm。用這種控制方法來(lái)控制中心架支片與工件的接觸，再加上“差動(dòng)微調(diào)結(jié)構(gòu)”來(lái)磨削高精度、低粗糙度值的細(xì)長(zhǎng)軸，是一種比較理想的方法。這種方法就像超精磨床上的磨削指示儀那樣，隨時(shí)知道切削力、擠壓力的大小。對(duì)于提高磨削精度，降低粗糙度值都較為有利。

4編寫(xiě)零件的加工程序

數(shù)控機(jī)床的加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定，是因?yàn)檎麄€(gè)加工過(guò)程受控于程序指令，因此加工程序的編制是零件加工中的重要環(huán)節(jié)。編寫(xiě)加工程序時(shí)要了解所用機(jī)床的各方面性能及所具備的指令功能，然后根據(jù)數(shù)控機(jī)床規(guī)定的代碼和程序格式編寫(xiě)出合理有效的加工程序。要將加工程序正確無(wú)誤地輸入到數(shù)控系統(tǒng)中并進(jìn)行程序檢驗(yàn)，從而完成零件的加工。

5小結(jié)

細(xì)長(zhǎng)軸的加工是機(jī)械加工的難點(diǎn)，在加工過(guò)程中，如何控制零件變形是需要克服的主要難題。