軸類零件廣泛應用於（yú）各種機械設備中，主要起到支承傳動的作用（yòng）。由（yóu）於該類零件在機械設備中往往是核心零件，並且多在高溫、高壓、高速的環境下運行，故對該（gāi）類（lèi）零（líng）件的各種技（jì）術（shù）條件要求很高，以（yǐ）保證裝配的工件具有一定的回轉精度。多數軸（zhóu）類（lèi）零（líng）件長徑比＞３０，該類零件受磨削力、磨削熱的影響，容易產生腰鼓、彎曲等變形和表麵燒傷，影響（xiǎng）產品精度要（yào）求。

      本文針對某細長軸零件的加工進行零件分析、工藝分析，根據產生變（biàn）形的因素，對機床設備進行工藝（yì）裝備改進，製（zhì）作專（zhuān）用的（de）微力頂尖，選定合適的（de）砂輪和冷卻液並調整粗精磨削的加（jiā）工方法和工藝（yì）參數，保證零件的整體（tǐ）加工精（jīng）度（dù）。

      １　零件的加工要求（qiú）

      如圖１所示零件長徑比為４∶３，總長度為４７３ｍｍ，重要（yào）使用段為１２．７－０．０２３－０．０３３ｍｍ，該軸主要起支承作用，３處１２．７ｍｍ分布在軸的兩頭和中部，所以整個軸（zhóu）的跳（tiào）動要求（qiú）≤０．００５ｍｍ，配合間隙為０．０１１～０．０２６ｍｍ，表麵粗糙（cāo）度為（wéi）Ｒａ０．４μｍ，抗拉強度σｂ≥１　５７０ＭＰａ，相當（dāng）於洛氏硬度４６～５１ＨＲＣ。

      製作該零件所用材料為（wéi）低合金超高強度（dù）鋼４０ＣｒＮｉ２ＳｉＭｏＶＡ，其（qí）抗腐蝕和抗疲勞強度都非（fēi）常（cháng）好。在σｂ≥１　５７０ＭＰａ時，硬度（dù）、強度高且具有良好的韌性及（jí）塑性。該種材料在加工時有以下３個難（nán）點。

      １）磨削時產（chǎn）生（shēng）的摩擦力（lì）和（hé）變形抗力非（fēi）常大，在相同條件（jiàn）下，磨削力為４５鋼的１．５倍。

      ２）材料的導熱性很差。該材料內部的合金元素含量較（jiào）少，導熱性為４５鋼的１／２，磨削加工中消（xiāo）耗的機械功９０％以上都轉換成熱能，使磨削區產生很高的溫度，造成零件表麵燒傷。

      ３）工件表（biǎo）麵易形成加工（gōng）硬化層。該材（cái）料（liào）在磨削時（shí），磨削區工件表麵的晶格在砂輪磨粒的摩（mó）擦和擠壓下會產生嚴重的扭曲變形（xíng），在工（gōng）件（jiàn）表麵形成加工硬化層。

      ２　零件的工藝性分析

      根據對零件技術條件的分析，要（yào）滿足技術要求，必須使用外圓磨（mó）床加工。南京機電液壓研究（jiū）中心分廠當前使用的磨床（chuáng）設備為（wéi）Ｕ６００，是應用廣泛的精密（mì）外圓磨床。由於此工件的長（zhǎng）徑比較大且主要加工段的直徑僅為１２．７ｍｍ，如果直接使用該磨床自身（shēn）的頂（dǐng）尖（jiān），夾緊（jǐn）力太大，因此必須對夾（jiá）緊設備加以改進，並選擇正確的砂輪、冷（lěng）卻液及工藝參（cān）數，確保其可操作性，以保證其加工（gōng）要求。

      ３　工藝（yì）方案的確定

      ３．１　中心（xīn）孔

      由於該軸設計圖樣上（shàng）有設計頂尖孔，所以初步確（què）定使（shǐ）用（yòng）對頂（dǐng）磨削加（jiā）工的方式。在每（měi）道（dào）磨工序之前（qián）必須（xū）增（zēng）加（jiā）研磨頂尖孔，以保證中（zhōng）心（xīn）孔的內６０°錐麵圓度，表麵粗糙度為Ｒａ０．２～０．４μｍ，圓跳動≤０．００５ｍｍ，研磨時的內錐麵著色麵≥７５％，並且有一連續環帶，這樣保證在加（jiā）工時受力均勻，不（bú）會產生跳動，使（shǐ）產品尺寸超差。

      ３．２　機床設備及（jí）裝夾工具

      機（jī）床自（zì）帶的尾座頂尖彈簧彈性（xìng）很大。由（yóu）於工件細且長，在裝夾時，如果中心距調整（zhěng）不好，會產生較大壓緊力，使工件變形彎曲，或者裝夾不（bú）緊產生跳動，影響產品的尺寸。在磨削這種特殊的加工中，存在零件的熱（rè）變形，零件也容易受熱伸（shēn）長，所以在裝夾（jiá）該工件時，為了減（jiǎn）小夾緊力，並且在加工中能對中心距有微（wēi）調作用，筆（bǐ）者自製了一個（gè）微力頂尖，如圖２所示。

      該頂尖係統的製作原理（lǐ）與機床本身自帶的（de）尾座（zuò）頂尖的製作原理相同，由螺帽、可滑（huá）移頂尖、頂尖套筒、微力彈簧、調節螺母５部分組（zǔ）成，主要使用內部彈簧對頂尖產（chǎn）生壓緊力（lì）作用於工件，保證工件在較小且可以微調的（de）夾緊力下進行加工。改（gǎi）進（jìn）的壓緊彈簧，其作用是通（tōng）過調節螺母來調整彈簧（huáng）的彈力，從而控製頂尖的壓緊力。經過（guò）測試，該頂尖的壓緊力控（kòng）製範圍為５～３５Ｎ。專門製作了一個可滑移頂尖，在零件（jiàn）產生（shēng）軸向微量伸長時，頂尖可向右微調自動補給，壓縮彈簧，避（bì）免在加工中零件產生較大內應力（lì）變形和頂尖的過分磨損，並在頂尖部分削出了一個小平麵，這樣使工件回轉自如並便於測量。

      ３．３　砂輪的選擇

      由於（yú）該零件材（cái）料為低合金超高強度鋼，因此選擇的砂輪（lún）為（wéi）白剛玉磨料，磨粒為６０＃～８０＃，硬度為Ｚ２，內部組織比較鬆軟，磨削（xuē）麵形狀（zhuàng）為“凹”字型，寬度Ｂ＜２０ｍｍ，如圖３所示。這樣形狀（zhuàng）的砂輪在磨削時能保證排（pái）削的順暢（chàng）並減少接觸（chù）麵積，從而減少磨削時產生的磨削熱，防止工件表麵發生灼傷和因溫度太（tài）高產生變形。

      在加工時，必須及時修整砂輪，保持砂輪磨粒的銳利，以（yǐ）減小磨削力，提高工（gōng）件表麵質量。

      ３．４　冷卻液的選擇

      一般機械加工中使（shǐ）用（yòng）的（de）冷（lěng）卻（què）液為水溶性乳化液，清洗效果強。但是在磨削不鏽鋼材料時，為保證磨削質量，需要冷卻效果好的冷卻（què）液。此次采用含１％機油的煤油作為冷卻液，該冷卻方法散熱性好（hǎo）、清洗效果好並且具有較好的潤（rùn）滑性。由（yóu）於不鏽鋼材料（liào）散熱性不（bú）好，為保（bǎo）證冷卻效果，在加工時應及時（shí）過濾、更換冷卻液，防止工件（jiàn）表麵燒傷。

      ３．５　工藝參數的確定

      ３．５．１　工藝路線

      最初的工藝路線如下（xià）：車加（jiā）工→熱處理→研磨→粗磨加工→時效熱處理→研磨→半精磨加工→冰冷熱處理→研磨→精磨加工。該（gāi）零件（jiàn）在進行第１步的熱處理時，變形量較大。進行第１道磨削時，加工者使用對刀磨削，即不進行砂（shā）輪軸（zhóu）向移動，先徑向切削，這是（shì）一般軸類零件（jiàn）的磨削（xuē）方（fāng）式。但是由於該零件的長徑比較大，熱處（chù）理後零件外形嚴重扭曲，如果徑向切（qiē）削較（jiào）大，零件在運轉時由於受到外力作（zuò）用（yòng），會產生讓刀的現象，最終磨削的（de）後果是變形大的地（dì）方，磨削後成不規則形狀。調整加工方法（fǎ），使砂輪主要（yào）作軸向（xiàng）運動，在磨削時以剛剛（gāng）與工件接觸（chù）為（wéi）準，盡量減小徑向（xiàng）切削，避（bì）免零件受徑向力過大（dà）產生讓刀。經多次磨削消除工件扭（niǔ）曲的最（zuì）高點，從而（ér）完成零件校形。由於該零（líng）件的長徑比大（dà），在粗車後兩頂尖（jiān）孔的同軸度很（hěn）難控製，為保（bǎo）證後續（xù）加工時避免因頂尖孔的同軸度差引起的產品報廢，故在粗車後增加磨削工序，提高零件中心孔的同（tóng）軸（zhóu）度。經試加工後，最終確定的工藝路線如圖４所示，並（bìng）對每道工序提出加工要求，保證圖樣要求（qiú）。

      ３．５．２　工藝參數

      １）粗磨時（shí），工件線速度為３～５ｍ／ｍｉｎ，工作台縱（zòng）向速度為１～１．５ｍ／ｍｉｎ，橫向切深為０．０１５ｍｍ（雙行程）。

      ２）精磨時（shí），工件線速度為２～３ｍ／ｍｉｎ，工作台縱向速度為０．５～０．８ｍ／ｍｉｎ，橫向切深為０．００５ｍｍ（雙行程（chéng））。

      ３．６　操作注意事項

      １）在加工過程中，工件應始終保持豎直（zhí）放（fàng）置，這樣可避免在保（bǎo）存、運送過程中使零件變形。

      ２）在加工前（qián），調整機床，消除振源，精細平衡砂（shā）輪（lún），隔（gé）離外（wài）來振源（yuán），消除（chú）外（wài）界的強迫振動對細長軸的不（bú）利（lì）影（yǐng）響。

      ３）調整頭架與尾架間的中心距離，撥盤和（hé）雞心夾頭等用雙爪撥盤和雙爪雞心夾頭，使工件旋轉時傳（chuán）動力較為平衡，避免（miǎn）彈爪傳動造成工件的圓柱度誤差。

      ４）將工件裝夾好後，先用百分表對（duì）工件的（de）全長作徑向跳動檢查，特別是觀察中間（jiān）彎度最大地方的跳動量方向是否一致，然後再用千分尺檢查工件的磨削餘量和尺寸，磨削餘量取較小值。

      ５）工件裝夾（jiá）好後，準備加工前，應（yīng）讓機床（chuáng）先空轉３～５ｍｉｎ，待機床各部件充分潤滑運行穩定後（hòu）再開始磨削。

      ６）加工時要控製操作方法，不宜讓工件長時間裝夾在機床上，否則容易發生變形。

      ４　結語

      使用此方法加工（gōng）的零件保證了圖樣各項技（jì）術條件，零件的合格率提高很多，經過多次生產加工驗證，該方法有效並且穩定。由此（cǐ）設計出的專（zhuān）用夾具（微力頂尖）也適用於較細小軸類零件（jiàn）的加工。在該零件加工中反（fǎn）應出來的問題也（yě）具（jù）有一（yī）定的代（dài）表性，在加工難點上找到了加工方法的突（tū）破點，給以後的同類型產品（pǐn）的（de）加工提供了可借鑒的方法（fǎ）。