细长轴磨削加工难题.doc

★ 细长轴的定义：
　当工件长度跟直径之比大于20～25（L/d>20～25）时，称为细长轴。
主要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择刀具几何形状等三个关键技术，问题就迎刃而解了。
主要问题： 细长轴刚性差, 在加工中极容易变形, 使零件的误差增大, 不易保证零件的加工质量；中心孔稍有偏差，工件就会产生椭圆形，两顶尖连线与纵向行程稍不平行就会产生锥形等。 细长轴变形原因分析在加工过程中,由于中间工艺过程控制不当而造成细长轴弯曲变形,究其原因有以下几点:
①（切削温度）切削中工件受热产生变形,甚至会使工件卡死在顶尖间而无法加工;
②（切削力）细长轴本身刚性差,工件受切削力作用而弯曲,从而引起振动,影响工件精度和表面粗糙度;
③（切削振动）工件高速旋转时,在离心力作用下,会加剧弯曲与振动。
因此,磨削细长轴的关键技术是解决加工工件的弯曲变形问题。
细长轴的主要质量缺陷
1 工件表面产生多角形波纹
该缺陷是在工件表面沿母线方向有一条条直线痕迹，自工件横剖面来看，周边呈近似正弦波的曲线其产生原固：
(1)振动：在细长轴磨削过程中，由于工件与顶尖系统刚性较差，当砂轮不平衡或砂轮修整得不够锋利时、砂轮与工件间的磨擦加剧，就会引起振动
(2)砂轮磨损不均匀
(3)砂轮或工件支承松动
2 工件表面产生螺旋形波纹螺旋形波纹是指工件表面上出现螺旋状很浅的波纹痕迹。
其产生的原因：(1)砂轮工作表面凸凹不平；(2)机床刚性影响；(3)其他因素：磨削深度太大，纵向进给量太大，或砂轮主轴有轴向窜动，都可能产生螺旋形波纹。此外、工作台导轨润滑油压过大，使工作台纵向移动产生漂浮和摆动，也会造成工件表面的螺旋形波纹。
3 工件圆柱度超差
工件在磨削后产生的锥度、鼓形、鞍形、弯曲都可能使工件的圆柱度超差。
(1)锥度：头架和尾架顶尖中心线与工作台运动方向不平行，将使工件产生锥度。
(2)鼓形：由于工件刚性不足，或中心架调整不正确，磨削用量过大，使工件产生弹性变形而出现鼓形。
(3)鞍形：磨削低刚度细长轴时、顶尖顶得过紧、或中心架水平支承压力过大，工件弯曲，以致中部磨去较多，使工件呈鞍形。
(4)弯曲：当磨削用量太大时，工件过度发热，而冷却又不充分、不及时、不均匀、使工件产生内应力，以致使冷却后产生弯曲变形。
4 工件圆度超差
工件中心孔形状不正确，孔内有污垢或已磨损；顶尖在主轴和尾架套筒锥孔，内贴台不紧；工件顶得太紧或太松；砂轮主轴或头架主轴的径向跳动过大，这些因素都可能使工件圆度超差。另外，工件刚性差或余量不均时，在磨削力的作用下易产生弹性变形，结果使磨削表面出现圆度误差复映现象。
细长轴的质量控制措施
通过对上细长轴质量缺陷的分析经过长期的实践总结我们采取了以下几种措施对细长轴磨削质量进行了有效的控制。
1 作好磨削前的准备工作
(1)校直：细长轴有热校和冷校直两种方法。热校比冷校理想。校直后的弯曲度应控制在0 15／lO00mm内。
(2)中心孔：中心孔是细长轴的基准，细长轴经过热处理后，中心L将会产生变形，应对中心孔进行研磨，使其60°锥度和圆度达到标准要求。
(3)检修机床：保证检修后的外圆磨床各项精度达到出厂指标。
(4)调整机床：主要是调整头架和尾架问的中心距离，将工件顶在两顶尖间，保证支撑和顶紧力合适。如果尾顶尖是弹簧式的，可使弹簧顶尖压缩O．5—2nnn
(5)检查工件：先用百分表对细长轴的全长作径向跳动检查，再用千分尺检查工件的磨削余量是否足够，再根据工艺要求检查各项尺寸和技术要求。
2 合理选择砂轮及磨削用量
(1)砂轮的选择
根据细长轴材料的不同，选择不同磨料，硬度，粒度的砂轮。磨细长轴的砂轮硬度应稍软，粒度稍粗为好。
(2)切削用量的选择
细长轴磨削选择切削用量应遵循以下几个原则：
1)修整砂轮时的走刀量，切深均比一般磨削大而深．这样可使砂轮的表面比较粗糙，以增强切削性能；
2)磨削时工件的转速较低，精磨时更低．可减少细长轴因旋转而产生的振动；走刀量较大，以便将一部分径向力转化为轴向力，减小径向力；
3)磨削时切深用双行程来达到。因工件转速低，走刀量大，工件表面与砂轮表面在单位时间内和单位面积上的切削量就相应地减少．用往复次数来弥补。
3 合理使用中心架
除了合理地选择中心架的数量之外，主要是在磨削过程中合理地调整中心架的两个支片：
1)用涂色法来观察支片前端与工件表面接触与否；
2)用手摸支片前端与工件表面是否接触；
3)看火花：当工件．砂轮，支片三者位置一致时，用手调整支片．并观察火花是否增大；
4)用百分表测量工件．观察中心架调整情况。
对于高精度，低粗糙度的细长轴磨削，应分粗，精磨在精磨前应再进行一次砂轮修整．目的是要磨出大量的等高微刃．先是用锋利的金刚百笔，以很小而均匀的进给量精密地修整砂轮，然后用油石或精车后的砂轮以很小而均匀的进给量进行修整砂轮同时将工件放松，在阿顶尖中C'4L内放黄油，并放松中心架．使两支片不接触工件然后再重新调整中心架
4 改进中心架的结构
一般中心架调整螺杆的螺距较大每转一周调整量在1.25—2mm。利用中心架原有结构，增加一套差动螺杆，使支架后部的螺母旋转一周时。支片移动量为0.1mm，提高了支片调整精度。
解决办法：
1 反向切削
所谓反向切削就是指加工过程中车刀从卡盘方向向尾座方向移动。这是切削细长轴的关键所在，尤其是切削小直径细长轴。另外正向切削对设备精度要求高，即主轴中心与尾座中心的偏差要调整在0.02mm以内，否则车出的光杠会出现很大的锥度，不符合质量要求。
2 使用两爪跟刀架
在一些介绍车削细长轴的资料中，阐述使用三爪跟刀架，称这种跟刀架有三个支撑爪，车削时工件被夹持在三个跟刀爪和车刀之间，组成两对径向压力，限制工件上下、左右移动，只能绕轴线旋转，故能有效地减少切削振动和工件变形。但根据我们实践经验认为，使用三爪跟刀架没有必要。使用好两爪跟刀架，同样可以车削出合格的细长轴。