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摘要：此零件为一台3725型平面磨床工作台上的活塞杆，活塞杆在减振器中的起着重要作用，它的质量好坏严重影响装配、表面缺陷会造成的漏油，弯曲变形影响机床的正常使用，且该零件属于细长轴类工件，磨削时是难度很大。为此我们经过多年的工作经验并查阅了大量的有关技术方面的资料，参照所学的理论知识研制分析，从而解决这一技术难题， 保证加工质量，降低生产成本，提高生产效率。
Abstract： This part is the piston rod on the working table of a 3725 type surface grinder， the piston rod plays an important role in the shock absorber， its quality seriously affects the assembly， surface defects will cause oil leakage， bending deformation affects the normal use of the machine tool， and this part belongs to the slender shaft type workpiece， grinding is very difficult. To this end， we have passed many years of work experience and access to a large number of relevant technical information， with reference to the theoretical knowledge of research and analysis， so as to solve this technical problem， ensure the quality of processing， reduce production costs and improve production efficiency.
关键词：活塞杆;细长轴;磨削用量;研磨;对刀
Key words： the piston rod;a slender shaft;grinding dosage;grinding;the knife
中图分类号：TD406 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）21-0103-02
1 产品结构及技术要求
如图1所示为细长轴工件。该零件材料为45号钢。热处理调质至HRC28-32。工件全长1458mm。Φ2外圆对A、B基准轴线的径向圆跳动为0.02圆柱度0.1 Φ25
2 工艺分析
①该工件长径比达到58倍，属于细长轴类工件，在加工中极易产生变形，且旋转时会引起震动，因此磨削细长轴的关键是尽量减小磨削力和提高工件的支撑刚度，故中间应采用中心架支撑。②磨削前应仔细修研中心孔，将工件装夹在两顶尖之间，先磨削支撑圆，其圆度误差不大于0.005mm，径向圆跳动误差不大于0.01mm。③磨削过程中，为使工件的轴线始终保持在原始的位置上，需要及时调高中心架支撑块的位置。④粗磨后精磨前工件应进行校直处理。
3 在加工过程中，容易出现的问题及解决方法
3.1 细长轴类工件易出现问题
细长轴的刚性很差，磨削时常会引起一系列问题：工件容易在横向“让刀”和纵向“下垂”，磨出的工件母线不直（两头小，中间大）磨削时容易震动，出现纵向震痕，中心孔出现弊病，工件就要产生椭圆，两顶尖连线与纵向行程稍不平行，工件就会产生锥形。纵向行程速度稍大，工件粗糙度就差，切削深度稍大，工件就会产生腰鼓型。所以在加工中必须避免此类现象的出现。最主要存在的问题表现在：工件弯曲变形、对刀方面、砂轮的修整、中心架的调整及 拨杆的使用问题等。
3.2 解决方案
粗磨前研磨中心孔表面粗糙度值为Ra0.8μm，用标准顶尖涂色法检查，接触面积达60%以上，精磨前研磨中心孔表面粗糙度值Ra為0.4μm用标准顶尖涂色法检查。接触面积大于80%。用硬质合金顶尖装夹。装夹工件时不易把工件顶得过紧。过紧零件容易弯曲。粗磨时可将砂轮修粗一些，可提高砂轮的切削性能，可以减少弯曲变形。在磨削过程中会有大量磨屑产生。磨屑经弹性变形塑性变形和滑移过程会产生力和热，也会造成工件弯曲变形。所以必须保持充足的切削液，以防止工件热变形，从而减少弯曲变形。为了充分发挥砂轮对工件的摩擦抛光作用，虽说磨削量很小，但也会因磨削热而使工件产生烧伤变形，在这种情况下，可适当增加冷却液浓度（一般不超过10%）。磨削时冷却液要充分浇注，保证冷却液可及时将磨屑冲洗干净，降低磨削产生的温度，防止因磨削热产生弯曲变形，有利于降低表面粗糙度。 3.2.1 对刀问题的解决方法 磨削时对刀很重要，如果进给量太大不仅会破坏砂轮的微刃，还会影响加工精度，可采用工件表面涂色对刀。磨削過程中不能上大刀，以免撞击工件造成细长台阶轴变形，破坏工件的精度。
3.2.2 砂轮的修整问题及解决方法 在磨削细长台阶轴时砂轮始终保持锋利，用钝砂轮磨削工件会产生波纹，工件会出现内椭圆、烧伤等。所以应及时修整砂轮。修整砂轮时，采用尖角金刚石，可将砂轮圆周中间修出一个凹形，使砂轮接触宽度变小，这样磨削时压力变小，冲击力减小，这样工件不容易变形。砂轮修整后应尽量保证砂轮颗粒在工件全长切削时都锋利，这样可以减少切削力，从而提高加工精度减小弯曲变形。
3.2.3 中心架调整问题及解决方法 磨此细长台阶轴，采用开式中心架，将其架放置在工件中间，工件安装在两顶尖之后，先用百分表测量工件的径向跳动，径向跳动允许在0.15-0.20mm。先必须在工件与支撑块接触处先磨出一小段外圆，中心架支撑处外圆磨好后，调整中心架，当砂轮磨到工件外圆尺寸接近中心架支撑处外圆尺寸时，支撑处外圆可涂上一层很薄的显示剂并注意刻度盘数值。工件的轴线下移0.01mm，中心架支撑处外圆尺寸只允许磨去0.01mm左右，否则中心架支撑块对工件失去支撑作用，而影响加工精度，为了保证工件形状精度，精磨时每次调整支撑块时约使中心移动0.01mm。同样支撑处外圆先磨去0.005mm，再在工件外圆上磨削，磨削过程中，若发现工件有中凸现象，应立即调整中心架支撑块的位置，并在中凸处减慢工作台的移动速度，以消除中凸值。随着工件直径逐渐减小，需要周期调整支撑块，使工件中心一直保持在正确的位置，磨削过程中经常测量工件两端及中间的直径及它们的径向跳动量，以便根据测量结果相应调整支撑块。总之用中心架支撑工件磨细长台阶轴是十分细致的工作，务必做到勤测量，勤调整中心架，而且要记住工件每次调整后的中心位移量，这样才能保证细长工件的加工精度。
3.2.4 拨杆的使用及解决方法 在磨削细长台阶轴时，不宜使用单拨杆来带动工件旋转，因为单拨杆在传动中，工件受力不均，工件所受到的力会产生周期性变化，由于细长工件顶尖的顶紧力又小，工件易松动，在受到周期性变化力时，其位置也发生周期性变化，会影响加工精度，为了提高加工精度，确保加工质量，选用了双拨杆来带动工件旋转，使拨杆力得到平衡，可以提高加工精度。
4 磨削方法
①机床的选择，选用M1432A型万能外圆磨床。
②砂轮的选择和修整。选用WA60L砂轮，用尖角金刚石对砂轮作粗磨修整，最后一次精磨修整砂轮时，应从右向左进给，以使砂轮的左缘更尖锐，修整三次，光修一次。
③装夹方法，用两顶尖和中心架装夹支撑工件，装夹时注意找正Φ25滑油。
④磨削用量的选择。砂轮速度是：每秒35米，其他磨削用量见表1。
⑤切削液的选择。选用质量分数为5%的乳化切削液，并保证供应充足。
5 磨削步骤
①研磨中心孔，表面粗糙度值Ra为0.8μm，用标准顶尖涂色法检查接触面积达60%。
②装夹工件，用两顶尖和中心架支撑工件，用中心架支撑前磨出支撑圆，调整中心架位置，使工件中心线保持在正确的位置上。装夹前需找正工件两端径向圆跳动误差不大于0.02mm。
⑦光磨做1-2次无火花光磨，以保证各外圆的表面粗糙度值达到图纸要求。
6 注意事项
①磨削工件的中间支撑外圆时，工件的nw要低一些以避免工件外圆产生多角形震痕和径向跳动量超差。
②磨削过程中，若发现工件中凸现象，应立即调整中心架支撑块位置，并在中凸处减慢工作台移动速度，以消除中凸值。
③砂轮应经常保持锋利，以减小径向压力。
④要合理分配磨削余量，控制磨削用量。
⑤切削液应有良好的冷却性能和润滑净化清洁充足供应。
7 结论
根据细长轴特点，应从工艺操作和安装方法及磨削用砂轮修整上加以改进。才能加工出满足工艺技术要求的的工件。
参考文献：
[1]任凯.加工细长轴的工艺及操作技术研究[J].大科技，2013（4）.
[2]李延鹏.细长轴加工时常见问题浅析[J].科技信息，2012（24）.
[3]卢秉恒.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，1999：258.
Abstract： This part is the piston rod on the working table of a 3725 type surface grinder， the piston rod plays an important role in the shock absorber， its quality seriously affects the assembly， surface defects will cause oil leakage， bending deformation affects the normal use of the machine tool， and this part belongs to the slender shaft type workpiece， grinding is very difficult. To this end， we have passed many years of work experience and access to a large number of relevant technical information， with reference to the theoretical knowledge of research and analysis， so as to solve this technical problem， ensure the quality of processing， reduce production costs and improve production efficiency.
关键词：活塞杆;细长轴;磨削用量;研磨;对刀
Key words： the piston rod;a slender shaft;grinding dosage;grinding;the knife
中图分类号：TD406 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）21-0103-02
1 产品结构及技术要求
如图1所示为细长轴工件。该零件材料为45号钢。热处理调质至HRC28-32。工件全长1458mm。Φ2外圆对A、B基准轴线的径向圆跳动为0.02圆柱度0.1 Φ25
2 工艺分析
①该工件长径比达到58倍，属于细长轴类工件，在加工中极易产生变形，且旋转时会引起震动，因此磨削细长轴的关键是尽量减小磨削力和提高工件的支撑刚度，故中间应采用中心架支撑。②磨削前应仔细修研中心孔，将工件装夹在两顶尖之间，先磨削支撑圆，其圆度误差不大于0.005mm，径向圆跳动误差不大于0.01mm。③磨削过程中，为使工件的轴线始终保持在原始的位置上，需要及时调高中心架支撑块的位置。④粗磨后精磨前工件应进行校直处理。
3 在加工过程中，容易出现的问题及解决方法
3.1 细长轴类工件易出现问题
细长轴的刚性很差，磨削时常会引起一系列问题：工件容易在横向“让刀”和纵向“下垂”，磨出的工件母线不直（两头小，中间大）磨削时容易震动，出现纵向震痕，中心孔出现弊病，工件就要产生椭圆，两顶尖连线与纵向行程稍不平行，工件就会产生锥形。纵向行程速度稍大，工件粗糙度就差，切削深度稍大，工件就会产生腰鼓型。所以在加工中必须避免此类现象的出现。最主要存在的问题表现在：工件弯曲变形、对刀方面、砂轮的修整、中心架的调整及 拨杆的使用问题等。
3.2 解决方案
粗磨前研磨中心孔表面粗糙度值为Ra0.8μm，用标准顶尖涂色法检查，接触面积达60%以上，精磨前研磨中心孔表面粗糙度值Ra為0.4μm用标准顶尖涂色法检查。接触面积大于80%。用硬质合金顶尖装夹。装夹工件时不易把工件顶得过紧。过紧零件容易弯曲。粗磨时可将砂轮修粗一些，可提高砂轮的切削性能，可以减少弯曲变形。在磨削过程中会有大量磨屑产生。磨屑经弹性变形塑性变形和滑移过程会产生力和热，也会造成工件弯曲变形。所以必须保持充足的切削液，以防止工件热变形，从而减少弯曲变形。为了充分发挥砂轮对工件的摩擦抛光作用，虽说磨削量很小，但也会因磨削热而使工件产生烧伤变形，在这种情况下，可适当增加冷却液浓度（一般不超过10%）。磨削时冷却液要充分浇注，保证冷却液可及时将磨屑冲洗干净，降低磨削产生的温度，防止因磨削热产生弯曲变形，有利于降低表面粗糙度。 3.2.1 对刀问题的解决方法 磨削时对刀很重要，如果进给量太大不仅会破坏砂轮的微刃，还会影响加工精度，可采用工件表面涂色对刀。磨削過程中不能上大刀，以免撞击工件造成细长台阶轴变形，破坏工件的精度。
3.2.2 砂轮的修整问题及解决方法 在磨削细长台阶轴时砂轮始终保持锋利，用钝砂轮磨削工件会产生波纹，工件会出现内椭圆、烧伤等。所以应及时修整砂轮。修整砂轮时，采用尖角金刚石，可将砂轮圆周中间修出一个凹形，使砂轮接触宽度变小，这样磨削时压力变小，冲击力减小，这样工件不容易变形。砂轮修整后应尽量保证砂轮颗粒在工件全长切削时都锋利，这样可以减少切削力，从而提高加工精度减小弯曲变形。
3.2.3 中心架调整问题及解决方法 磨此细长台阶轴，采用开式中心架，将其架放置在工件中间，工件安装在两顶尖之后，先用百分表测量工件的径向跳动，径向跳动允许在0.15-0.20mm。先必须在工件与支撑块接触处先磨出一小段外圆，中心架支撑处外圆磨好后，调整中心架，当砂轮磨到工件外圆尺寸接近中心架支撑处外圆尺寸时，支撑处外圆可涂上一层很薄的显示剂并注意刻度盘数值。工件的轴线下移0.01mm，中心架支撑处外圆尺寸只允许磨去0.01mm左右，否则中心架支撑块对工件失去支撑作用，而影响加工精度，为了保证工件形状精度，精磨时每次调整支撑块时约使中心移动0.01mm。同样支撑处外圆先磨去0.005mm，再在工件外圆上磨削，磨削过程中，若发现工件有中凸现象，应立即调整中心架支撑块的位置，并在中凸处减慢工作台的移动速度，以消除中凸值。随着工件直径逐渐减小，需要周期调整支撑块，使工件中心一直保持在正确的位置，磨削过程中经常测量工件两端及中间的直径及它们的径向跳动量，以便根据测量结果相应调整支撑块。总之用中心架支撑工件磨细长台阶轴是十分细致的工作，务必做到勤测量，勤调整中心架，而且要记住工件每次调整后的中心位移量，这样才能保证细长工件的加工精度。
3.2.4 拨杆的使用及解决方法 在磨削细长台阶轴时，不宜使用单拨杆来带动工件旋转，因为单拨杆在传动中，工件受力不均，工件所受到的力会产生周期性变化，由于细长工件顶尖的顶紧力又小，工件易松动，在受到周期性变化力时，其位置也发生周期性变化，会影响加工精度，为了提高加工精度，确保加工质量，选用了双拨杆来带动工件旋转，使拨杆力得到平衡，可以提高加工精度。
4 磨削方法
①机床的选择，选用M1432A型万能外圆磨床。
②砂轮的选择和修整。选用WA60L砂轮，用尖角金刚石对砂轮作粗磨修整，最后一次精磨修整砂轮时，应从右向左进给，以使砂轮的左缘更尖锐，修整三次，光修一次。
③装夹方法，用两顶尖和中心架装夹支撑工件，装夹时注意找正Φ25滑油。
④磨削用量的选择。砂轮速度是：每秒35米，其他磨削用量见表1。
⑤切削液的选择。选用质量分数为5%的乳化切削液，并保证供应充足。
5 磨削步骤
①研磨中心孔，表面粗糙度值Ra为0.8μm，用标准顶尖涂色法检查接触面积达60%。
②装夹工件，用两顶尖和中心架支撑工件，用中心架支撑前磨出支撑圆，调整中心架位置，使工件中心线保持在正确的位置上。装夹前需找正工件两端径向圆跳动误差不大于0.02mm。
⑦光磨做1-2次无火花光磨，以保证各外圆的表面粗糙度值达到图纸要求。
6 注意事项
①磨削工件的中间支撑外圆时，工件的nw要低一些以避免工件外圆产生多角形震痕和径向跳动量超差。
②磨削过程中，若发现工件中凸现象，应立即调整中心架支撑块位置，并在中凸处减慢工作台移动速度，以消除中凸值。
③砂轮应经常保持锋利，以减小径向压力。
④要合理分配磨削余量，控制磨削用量。
⑤切削液应有良好的冷却性能和润滑净化清洁充足供应。
7 结论
根据细长轴特点，应从工艺操作和安装方法及磨削用砂轮修整上加以改进。才能加工出满足工艺技术要求的的工件。
参考文献：
[1]任凯.加工细长轴的工艺及操作技术研究[J].大科技，2013（4）.
[2]李延鹏.细长轴加工时常见问题浅析[J].科技信息，2012（24）.
[3]卢秉恒.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，1999：258.