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摘 要：本文主要介绍分析了细长轴磨削加工的难点，然后通过砂轮选择、磨削用量的选择及磨前准备工作等方面，详细介绍了磨削细长轴的加工方法。
关键词：细长轴 磨削 砂轮 中心架
1.问题提出
柴油机精密螺栓，材料为42GrMo ，直径为φ30（+0.015/0），长度为1000，属于细长轴。产品磨削外圆光洁度Ra0.4，圆度0.01，直线度为0.05 。如图一所示，精密螺栓两头螺纹M36X2-7e6e，两端面中心孔A2 。从产品结构分析，无法在无心磨床加工，只能选择外圆磨床。在试制磨削过程中，工件易产生弯曲，鼓形造成工件圆度难以保证，并且会产生震动，工件表面产生很浅的螺旋形波纹螺纹。
2.问题分析
2.1. 精密螺栓表面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）由于工件与顶尖系统刚性较差，顶紧力过紧或过松。（4）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。
2.2.精密螺栓圆柱度超差
精密螺栓在磨削后产生的鼓形和弯曲，使工件的圆柱度超差。（1）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。（2）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。
2.3.精密螺栓圆度超差
精密螺栓中心孔形状不正确，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。
3.问题解决可行性实施
通过对精密螺栓产生问题的分析，从以下几个方面进行攻关实施：
3.1. 磨前准备工作
3.1.1.要校直工件。校正后工件同轴度应尽量在0.15mm/m以内。
3.1.2.精密螺栓经过调质热处理后，进行时效处理，消除工件内应力。
3.1.3.中心孔。中心孔是细长轴的基准，工件经热处理后，中心孔会产生变形，应对中心孔进行研磨，是基准中心孔。粗磨时，采用φ3角度为60°中心孔，提高粗磨时的生产效率，粗磨后两端面去除1mm。精磨时重新修整φ2角度为59°30′中心孔，减少中心孔和顶针接触面。
3.1.4.调整机床，主要调整头架于尾架间的中心距，将工件顶紧后用手旋转，感觉不松不紧为最好。
3.1.5检查工件两顶针顶住工件，用百分表测量径向跳动，控制在0.03mm以内，特别是工件间的弯曲度最大的地方，确定能否磨出。
3.1.6.精磨时采用双拨杆拨盘，使工件受力均衡，以减少振动和圆度误差。
2.砂轮及磨削用量的选择
2.1. 精密螺栓的材料调质硬度HRc38～44，根据材料性能特点，选择相匹配磨料、硬度、粒度的砂轮，具体型号选择见表一
2.2.修整砂轮。粗磨时修整的走刀量S，切深T，均比一般磨削要大些，可使砂轮表面比较粗糙，以增强切削性能，最好修整为凹型，这样能够减少砂轮和工件的接触面，接触面面为2/3；精磨时用锋利的金刚笔，较小的进给量，进行修整从而获得细密的砂轮面。
2.3.合理的选择切削用量
粗磨时工作台纵向速度放到1-1.5m/min，切削用量为0.02-0.05；精磨时工作台纵向速度放到0.3-0.8m/min，切削用量为0.01-0.03。
磨削时工件转速为50-100转，粗磨时 工作台纵向速度放到0.8-1.2m/min，切削用量为0.02-0.05；精磨时 工作台纵向速度放到0.5-0.8m/min，切削用量为0.01-0.02。
3.合理的选择中心架
根据精密螺栓的长度，合理的选择一个中心架的在轴中间位置；在磨削过程中要合理调整中心架的两个支片，刚开始可以用涂色的方法观察工件是否和支片前端接触；加工过程中当螺栓，砂轮和支片三者位置一致时，用手调整支片，并观察火花是否增大，最主要是看火花和工件的形状来不断调整上下两支片。根据操作多次试验经验，在进给0.07-0.10mm后就要调整，在调整时可根据情况来调整上下支片。
4.结论
在细化磨削外圆的工步时，首先，应注意机床的精度能否满足工艺要求和磨前准备工作；其次，为保证大批量加工中形状精度的控制，夹持要可靠、稳定，变形要小；最后，砂轮及磨削用量的合理选择，适合于批量生产时的需要。外圆磨削完全能满足精密螺栓工艺的要求，生产效率有了极大的提高。
参考资料：
[1] 袁泽俊主编.金属切削刀具.上海：上海科学技术出版社，2004
[2] 刘舜尧，李燕，邓曦明主编. 制造工程工艺基础.长沙：中南大学出版社，2002
关键词：细长轴 磨削 砂轮 中心架
1.问题提出
柴油机精密螺栓，材料为42GrMo ，直径为φ30（+0.015/0），长度为1000，属于细长轴。产品磨削外圆光洁度Ra0.4，圆度0.01，直线度为0.05 。如图一所示，精密螺栓两头螺纹M36X2-7e6e，两端面中心孔A2 。从产品结构分析，无法在无心磨床加工，只能选择外圆磨床。在试制磨削过程中，工件易产生弯曲，鼓形造成工件圆度难以保证，并且会产生震动，工件表面产生很浅的螺旋形波纹螺纹。
2.问题分析
2.1. 精密螺栓表面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）由于工件与顶尖系统刚性较差，顶紧力过紧或过松。（4）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。
2.2.精密螺栓圆柱度超差
精密螺栓在磨削后产生的鼓形和弯曲，使工件的圆柱度超差。（1）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。（2）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。
2.3.精密螺栓圆度超差
精密螺栓中心孔形状不正确，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。
3.问题解决可行性实施
通过对精密螺栓产生问题的分析，从以下几个方面进行攻关实施：
3.1. 磨前准备工作
3.1.1.要校直工件。校正后工件同轴度应尽量在0.15mm/m以内。
3.1.2.精密螺栓经过调质热处理后，进行时效处理，消除工件内应力。
3.1.3.中心孔。中心孔是细长轴的基准，工件经热处理后，中心孔会产生变形，应对中心孔进行研磨，是基准中心孔。粗磨时，采用φ3角度为60°中心孔，提高粗磨时的生产效率，粗磨后两端面去除1mm。精磨时重新修整φ2角度为59°30′中心孔，减少中心孔和顶针接触面。
3.1.4.调整机床，主要调整头架于尾架间的中心距，将工件顶紧后用手旋转，感觉不松不紧为最好。
3.1.5检查工件两顶针顶住工件，用百分表测量径向跳动，控制在0.03mm以内，特别是工件间的弯曲度最大的地方，确定能否磨出。
3.1.6.精磨时采用双拨杆拨盘，使工件受力均衡，以减少振动和圆度误差。
2.砂轮及磨削用量的选择
2.1. 精密螺栓的材料调质硬度HRc38～44，根据材料性能特点，选择相匹配磨料、硬度、粒度的砂轮，具体型号选择见表一
2.2.修整砂轮。粗磨时修整的走刀量S，切深T，均比一般磨削要大些，可使砂轮表面比较粗糙，以增强切削性能，最好修整为凹型，这样能够减少砂轮和工件的接触面，接触面面为2/3；精磨时用锋利的金刚笔，较小的进给量，进行修整从而获得细密的砂轮面。
2.3.合理的选择切削用量
粗磨时工作台纵向速度放到1-1.5m/min，切削用量为0.02-0.05；精磨时工作台纵向速度放到0.3-0.8m/min，切削用量为0.01-0.03。
磨削时工件转速为50-100转，粗磨时 工作台纵向速度放到0.8-1.2m/min，切削用量为0.02-0.05；精磨时 工作台纵向速度放到0.5-0.8m/min，切削用量为0.01-0.02。
3.合理的选择中心架
根据精密螺栓的长度，合理的选择一个中心架的在轴中间位置；在磨削过程中要合理调整中心架的两个支片，刚开始可以用涂色的方法观察工件是否和支片前端接触；加工过程中当螺栓，砂轮和支片三者位置一致时，用手调整支片，并观察火花是否增大，最主要是看火花和工件的形状来不断调整上下两支片。根据操作多次试验经验，在进给0.07-0.10mm后就要调整，在调整时可根据情况来调整上下支片。
4.结论
在细化磨削外圆的工步时，首先，应注意机床的精度能否满足工艺要求和磨前准备工作；其次，为保证大批量加工中形状精度的控制，夹持要可靠、稳定，变形要小；最后，砂轮及磨削用量的合理选择，适合于批量生产时的需要。外圆磨削完全能满足精密螺栓工艺的要求，生产效率有了极大的提高。
参考资料：
[1] 袁泽俊主编.金属切削刀具.上海：上海科学技术出版社，2004
[2] 刘舜尧，李燕，邓曦明主编. 制造工程工艺基础.长沙：中南大学出版社，2002