軸類零件廣泛應用於各種機械設備中，主要起到支承傳動的作用。由於該類零（líng）件在機械設備中往往是核心零件，並且多在高溫、高壓、高（gāo）速的環境下運行，故對該類零件的各種技術條件要求很高，以保證裝配的工件具有一定的回轉精（jīng）度。多（duō）數軸類零件長徑比＞３０，該類零件（jiàn）受磨削力、磨削熱的（de）影響，容（róng）易產生腰鼓、彎（wān）曲等變形和表（biǎo）麵燒傷，影響產品精度要求。

      本文（wén）針對某細長軸零件的加工進行零（líng）件分（fèn）析、工藝分（fèn）析，根據產生變形的因素，對機床設備進行工藝裝備改進，製作專用的微力頂尖，選定（dìng）合適的砂（shā）輪和（hé）冷卻液（yè）並（bìng）調整粗精磨削的加（jiā）工方法和工藝參數，保證零件的整體（tǐ）加工精度。

      １　零件的加工（gōng）要（yào）求

      如（rú）圖１所示零件長徑比為４∶３，總長度為４７３ｍｍ，重要使用段為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，所以整個軸的跳動要求≤０．００５ｍｍ，配合間（jiān）隙為０．０１１～０．０２６ｍｍ，表麵粗糙度為Ｒａ０．４μｍ，抗拉強度（dù）σｂ≥１　５７０ＭＰａ，相當於洛氏硬度４６～５１ＨＲＣ。

      製作該零件所用材料（liào）為低合金超高強度（dù）鋼４０ＣｒＮｉ２ＳｉＭｏＶＡ，其抗腐蝕和抗疲勞強（qiáng）度（dù）都非常好。在σｂ≥１　５７０ＭＰａ時，硬度、強度高且（qiě）具有（yǒu）良好的韌性及塑性（xìng）。該種材料在加工時有以下３個難點。

      １）磨削時產生的摩擦力（lì）和（hé）變形抗力非常大，在相同條件下，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（de）合金元素含量較少，導熱（rè）性為４５鋼的１／２，磨（mó）削加工中消耗的機械功９０％以上都轉換成熱能（néng），使磨削區產生很高的溫度，造（zào）成零（líng）件表麵燒傷。

      ３）工件表麵易形成（chéng）加工硬化層。該材料在（zài）磨削時，磨削區工件表麵的晶格在砂輪磨粒的摩擦和擠（jǐ）壓下會產生（shēng）嚴重的扭曲變形（xíng），在工件表麵形成加工硬化層。

      ２　零件的工藝（yì）性（xìng）分析

      根據對零件技術條件的分析，要滿足技術（shù）要求（qiú），必（bì）須使（shǐ）用（yòng）外圓磨（mó）床加工。南京機電液（yè）壓研究中心（xīn）分廠當前使用的磨床設備為Ｕ６００，是應用廣泛的精密（mì）外圓磨床。由於此工件的（de）長徑（jìng）比較大且主要加工段的直徑（jìng）僅為１２．７ｍｍ，如果直接使用該磨床自身的頂（dǐng）尖，夾緊力太大，因此必須對夾緊（jǐn）設備加以改進，並選擇正確（què）的砂輪、冷卻液及工藝參數，確保其可操作性，以保證其加工要求。

      ３　工藝方案的（de）確定

      ３．１　中心孔（kǒng）

      由於該軸設計圖樣上有設（shè）計頂尖孔（kǒng），所以初步（bù）確定使用對頂（dǐng）磨削加工的方式（shì）。在每道磨工序之前必（bì）須增加研磨頂尖孔，以保證中心孔的內６０°錐（zhuī）麵圓（yuán）度，表麵（miàn）粗糙（cāo）度為（wéi）Ｒａ０．２～０．４μｍ，圓跳動≤０．００５ｍｍ，研磨時的內錐麵著色麵≥７５％，並且有一（yī）連續環（huán）帶，這樣保證在（zài）加（jiā）工時（shí）受力均勻，不會產生跳（tiào）動，使產品尺寸超差。

      ３．２　機床設備及裝夾工具

      機床自帶的尾座頂尖彈簧彈性很大。由於工件細（xì）且長（zhǎng），在裝夾時，如果（guǒ）中心距調整不好（hǎo），會產生較大壓緊力，使工件變形彎曲，或者（zhě）裝（zhuāng）夾不緊產生跳動，影響產（chǎn）品的尺寸。在磨（mó）削這種特殊的（de）加工中，存在（zài）零（líng）件的熱變形，零件也容易受熱伸長，所以在裝夾該（gāi）工件時，為了減小夾緊力，並且在加工中能對中心距有微調作用，筆者自製了一個微力頂尖，如圖２所（suǒ）示。

      該頂尖係統的製作原理與機床本身自（zì）帶的尾座頂尖的（de）製作原理相同，由螺帽、可（kě）滑移頂尖、頂尖套筒、微力（lì）彈簧（huáng）、調節螺母５部分組成，主要使用內部彈簧對頂尖產生壓緊力作用於工（gōng）件，保證工件在較小且可以微調的夾緊力（lì）下進行加工。改進的壓緊彈簧，其作用是通過調節螺母來（lái）調（diào）整彈簧的彈力，從（cóng）而控製頂尖（jiān）的壓（yā）緊力。經過（guò）測試，該頂尖的壓（yā）緊力控製範圍為５～３５Ｎ。專（zhuān）門製作（zuò）了一個可滑移頂尖，在零件（jiàn）產生軸向微量（liàng）伸長時，頂尖可向右微（wēi）調自動補給，壓（yā）縮彈（dàn）簧，避（bì）免在加工中零件產（chǎn）生較大（dà）內應力變形和頂尖（jiān）的過分磨損，並在頂尖部分（fèn）削出了一個小（xiǎo）平麵，這樣使工件（jiàn）回轉自如並便於測量。

      ３．３　砂（shā）輪的選擇

      由於該零件材料為低合（hé）金（jīn）超高強度鋼，因此（cǐ）選擇的砂輪為白剛玉磨料，磨（mó）粒為６０＃～８０＃，硬度為Ｚ２，內部組織比較鬆軟，磨削麵形狀為“凹”字型，寬度Ｂ＜２０ｍｍ，如圖３所示。這樣形狀的砂輪在磨削時能保證（zhèng）排削的（de）順暢並減少（shǎo）接觸麵積，從而（ér）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高（gāo）產生變形。

      在加工時（shí），必須（xū）及時修整砂（shā）輪，保持砂輪磨粒的銳利，以減（jiǎn）小磨削力（lì），提高工件表麵質量。

      ３．４　冷卻（què）液的選擇

      一般機械加工中使用的冷卻液為水溶性乳化液，清洗效果強。但是在磨削不鏽鋼（gāng）材料時，為保證磨削質量（liàng），需要冷（lěng）卻效果好（hǎo）的冷卻液。此次采用含１％機油（yóu）的煤油作為冷卻液，該冷卻方法散熱性好、清洗效果好並且具（jù）有較好的潤滑性。由於（yú）不鏽鋼材料散熱性不好，為保（bǎo）證冷卻效果，在加工時應及時過濾、更換冷卻液（yè），防止工件表麵燒傷。

      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：車加工→熱處（chù）理→研磨→粗磨加工→時效熱處理→研磨→半精磨（mó）加工→冰冷熱處理→研磨→精磨加工。該零件在進行第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（dāo）磨削（xuē），即不進行砂輪軸（zhóu）向移動，先徑向切削，這是一般（bān）軸類零件的磨削方式。但是（shì）由於該零件的長徑（jìng）比較大，熱處理後零件外形嚴重扭曲，如果徑向切削較大，零件在運轉時由於受到（dào）外力作用，會產生讓刀的現象（xiàng），最終磨削的（de）後果是變形大的地方，磨削後成不規則形狀。調整加工方法，使砂輪主要作軸向運（yùn）動，在磨削時以剛剛（gāng）與工件接觸（chù）為準，盡量減小徑向切（qiē）削，避免零件受徑（jìng）向力過大產生讓刀。經多次磨削（xuē）消除工件扭曲的最高點，從而完成零件校形。由於（yú）該零件（jiàn）的長徑比（bǐ）大，在粗車後兩頂尖孔（kǒng）的同軸度很難控製，為保證後續加工時（shí）避免因頂尖孔的同（tóng）軸度差引起的產品報廢，故在粗車後增加（jiā）磨削工序（xù），提高（gāo）零件中心孔的同軸度。經試加工後，最終確定的工藝路線如圖４所（suǒ）示，並對每（měi）道工序提出加工要求，保證圖樣要求。

      ３．５．２　工藝參數

      １）粗（cū）磨時，工件線速度為（wéi）３～５ｍ／ｍｉｎ，工（gōng）作台縱向速度為１～１．５ｍ／ｍｉｎ，橫向切深為０．０１５ｍｍ（雙行程（chéng））。

      ２）精磨時，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（shēn）為０．００５ｍｍ（雙行程）。

      ３．６　操作注意事（shì）項

      １）在加工過程中，工件（jiàn）應始終（zhōng）保（bǎo）持豎直放置，這（zhè）樣可避免在保存、運送過程中使零件變形。

      ２）在加工（gōng）前，調整機床，消除振源，精細平衡砂輪，隔離外來振源，消除（chú）外界的強（qiáng）迫振動對細長軸的不利（lì）影響。

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

      ４）將工件裝（zhuāng）夾好後，先用（yòng）百分表對工件的全長（zhǎng）作徑（jìng）向跳動檢查，特別（bié）是觀察中間彎度最大地方的跳（tiào）動量方向是否一致，然（rán）後再用千分尺檢查工件的磨削餘量和尺寸，磨削餘（yú）量取較小值。

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

      ６）加工時要控製操作方（fāng）法，不宜讓（ràng）工件長時間（jiān）裝夾在機床上，否則容（róng）易（yì）發生變形。

      ４　結語

      使（shǐ）用此方法加工的零件保證了圖樣各項技術條件，零件的合格率提高（gāo）很多，經過多次生產加工驗證，該方（fāng）法有效並且穩（wěn）定。由此設計出的專用夾具（微力頂尖）也適用於較（jiào）細小軸（zhóu）類零件的加工。在該零件加工中反應出來的問題也具有一定的代表性（xìng），在加（jiā）工難（nán）點上找到了加工方法（fǎ）的突破點，給以後的同類型產品的加工提供了可借鑒的方法。