超细刀杆的磨削加工

哈尔滨第一工具制造有限公司 （黑龙江 150078） 杨晓娟

超细刀杆是指直径小于2 2 mm，长度超过600mm的杆类产品。由于这类产品既细又长，所以在磨削加工过程中，刀杆的尺寸精度和径向圆跳动很难控制。这历来是磨削加工的难点，也是多年来急需解决的瓶颈问题。铣床用的铣刀杆就是一种常见的杆类部件，特别是φ13mm的铣刀刀杆加工起来就非常困难。如果刀杆的尺寸精度和径向圆跳动的误差过大，加工出的产品往往会产生波纹、啃刀等现象，质量就不能保证。下面简单地谈一下超细铣刀杆磨削加工的措施。

1.磨削前的几项准备工作

（1）校直 超细铣刀杆的校直方法有两种：一种是冷校直；另一种是热校直。冷校直是指在弯曲的工件上，在弯曲的低点用专用的钢锤逐步一点一点地敲打，然后把工件顶到设备上，用百分表一点一点的反复检验，直至达到规定的弯曲范围。热校直是指工件淬火以后，采用顶尖顶起的方法，用百分表找到相对的高点，把焊枪调整到一定热度来烤烧工件，使工件产生一种向弯曲另一方向改变的热变形，这样经反复多次的矫正，使工件达到所规定的径向圆跳动要求。以上两种方法，在生产实际运用中都是可行的，但相比之下还是热校直比冷校直的情况要好一些。热校直由于在校直过程中，采用外热向工件内部渗透校直，所以校直工件加工完成后不易变形，合格率较高。而冷校直采用外力强行校直，在工件完成校直转到加工工序时，由于工件的表面被磨削了一部分，而工件的内部内应力也就显现出来了。这样的工件虽说经过反复的操作加工，也能达到产品的工艺标准。但是工件在长时间不使用的情况下，会产生一些微小的弯曲变形，为产品的后续加工产生不利的因素。因此，在条件允许的情况下，要尽可能的采用热校直的方法。

（2）找正中心孔 中心孔是所有杆类刀具加工的基准。在经过热处理后，中心孔和工件的直线性都会产生一些变形。所以，对于完成校直返回加工的超细铣刀杆，在进行磨削加工前必须进行中心孔的研磨。由于刀杆的两端直径相差较大，所以在进行研磨中心孔前，要采取一些相对的辅助措施，用一种加工刀杆的专用丝堵旋紧在铣刀杆大头的螺纹部分，这样工件的两端中心孔的尺寸基本达到一致，使工件在加工过程中的扭力保持一致，达到产品的出厂精度。

（3）提前检修机床 加工细长刀杆使其达到质量要求，机床是保证加工产品质量的主要设备。设备的使用精度直接关系到所加工工件的质量，所以使用的设备必须达到出厂时的精度和标准。为了保证这种精度和标准必须定期检修机床设备的精度，做到发现问题立即解决。因此，完好的设备是保证产品加工合格的基础。

（4）调整好工件的夹紧程度 调整工件夹紧的关键，主要是调整头架与尾架的中心距离。将所加工刀杆顶在两顶尖之间，然后旋转工件，感觉工件两端松紧一致为好。如果尾座是弹簧式的，可使弹簧顶尖压缩0.15～2mm后，再顶住工件。

（5）选择砂轮 砂轮是加工工件的主要磨具，其加工产品的好坏与砂轮有着直接的关系。如果砂轮过硬，被加工工件切削力增大，易使工件烧伤和变形；而过软的砂轮，由于砂轮本身质地较软，在加工过程中砂轮脱粒较快，加工工件的表面粗糙度也达不到工艺要求。因此，选择适合的砂轮硬度及粒度尤为关键。若砂轮太硬，磨钝的砂粒不易脱掉，若继续磨削，磨削力会不断增大，不仅使工件变形，而且还会产生磨削热，烧伤加工表面。而且，如果使用太硬的砂轮，还要经常修磨，影响工作效率。砂轮太软，则磨粒在未变钝前即已脱落，砂轮很快变小，失去其原有的形状，也需要经常修磨，同样影响工作效率。因此，磨削细长工件所用砂轮硬度，宜采用中等硬度即“ZY”（棕刚玉），粒度应根据工件情况来确定。若工件表面粗糙度、尺寸精度要求较高，则选用细磨粒的砂轮。为了使砂轮端面始终保持锐利，最后一次砂轮修整时，必须在砂轮右方进刀，这样可以使砂轮的左角尖锐，以便负担主要磨削工作，使砂轮不至于过早钝化。另外，还要根据被加工件的材料，选择不同磨料、硬度、粒度的砂轮，这一点很重要。磨细长工件的砂轮硬度要稍软，粒度应稍粗。砂轮的形状要选择中间呈凹形，因为这种形状的砂轮，不但可减少砂轮与工件的接触面积，而且砂轮整体宽度不变，可以减少细长轴在旋转中产生的自激振动。所以，加工细长铣刀杆应选择中软砂轮。

为了提高工件质量，磨削细长工件不宜采用单拨杆带动工件旋转。因为单拨杆在运动中工件受力不均匀，采用双拨杆带动工件旋转，可使拨杆动力平衡，能提高工件的加工精度。另外，根据细长工件径向不宜受力的特点，在待加工过程中，应吊挂存放，否则会因工件自重而使其产生弯曲。同样道理，工件也不宜在顶尖上过夜，特别是要结束加工的工件，会因此弯曲而报废。在加工细长工件时，往往因冷却不好，工件受热而变形，因此在磨削时还应很好地进行冷却。

（6）切削用量的选择 由于刀杆本身的外部形状不匀称，而且两侧的重量及向心力有所差异，所以加工起来比较困难。因此选择合理的切削用量很有必要，一般情况下，每一次进刀最好在0.10～0.20mm左右。

2.加工细长刀杆的过程

由于工件的结构不匀称，在加工过程中为了弥补这一缺陷，必须严格按下列方法进行操作：

（1）调整砂轮的切削量 即改变原有砂轮的外部结构：把原有砂轮的宽度用金刚石打窄，使砂轮与工件的接触面积减小，这样不仅减少了工件与磨料的磨削强度，还提高了它的切削性能。

（2）降低磨削工件转速 由于工件本身的外形不同，顶起工作的一头较重，而另一头又很轻。所以要正常转速加工，往往因旋转而产生振动，在被加工工件表面产生很大的波纹和棱角，产品根本达不到设计要求，而工件转速调低以后被加工工件由于向心力减小，最大限度地使工件达到设计要求。

（3）磨削切深用双行程来达到 因工件转速低，工件表面与砂轮表面在单位时间内和单位面积的接触就相对的减少，所以要用多次反复和增加次数来弥补。

3.保证细长刀杆的精度

为了最终保证刀杆的尺寸精度，最好采用以下几个步骤来进行操作：

（1）用两顶尖支撑工件 松紧要适当，在保证工件不轴向串动的情况下，调低工件转速，用鸡心卡箍轻轻拨动。

（2）粗磨各部外圆 其圆度小于0.01mm，留0.16～0.18mm的精磨量。由于工件较细，在中间的位置会自然凸出一些，当中间凸出小于0.04mm时可以忽略，大于0.04mm时要使工件与砂轮之间在凸出部分做反复磨削运动，使工件达到相应的尺寸。

（3）在刀杆粗加工后，进行精加工 首先，要先加工工件比较重的一端，留出0.04～0.08mm的精磨量，然后加工最难加工的刀杆φ 13mm一端。由于用较窄的砂轮磨削，砂轮与工件的阻力相对减小，所以在工件与砂轮的往复动作下，φ13mm的键槽上端被加工合格。下一步用鸡心卡箍卡住φ13mm的小端，加工键槽凹出的部分，经过一定时间的往复操作，磨削φ13mm的另一端也被加工合格。再下一步，精加工刀杆7:24的留磨部分。由于精磨量较小，再加工剩余部分不会对产品本身质量造成影响，所加工的刀杆也就可以达到工艺和图样的要求。