一种细长轴工件的磨削加工方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111975462 A(43)申请公布日 2020.11.24

(21)申请号 202010661739.2(22)申请日 2020.07.10

(71)申请人 中国航发哈尔滨东安发动机有限公

司

地址 150066 黑龙江省哈尔滨市平房区保

国大街51号(72)发明人 苏海兵　孔浩　袁贺玲　李迪　

刘宁　(74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008

代理人 杜永保(51)Int.Cl.

B24B 1/00(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图2页

(54)发明名称

一种细长轴工件的磨削加工方法(57)摘要

本发明公开了一种细长轴工件的磨削加工方法，该方法采用自细长轴工件两端向中部磨削的顺序加工，每次磨削径向进给量为0.005mm且将磨削位置磨削均匀后再进行下一次径向进给。该方法可应用于细长轴工件外径的磨削加工，操作者可通过控制磨削进给量、磨削加工过程中的走刀方式、装夹定位方式以及找正要求，加工出尺寸和形位公差精度要求较高的细长轴类工件。

CN 111975462 ACN 111975462 A

权　利　要　求　书

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1.一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，该方法采用自细长轴工件两端向中部磨削的顺序加工，每次磨削径向进给量为0.005mm且将磨削位置磨削均匀后再进行下一次径向进给。

2.如权利要求1所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，该方法磨削前将细长轴工件采用双顶尖定位方式固定在外圆磨床上，装夹细长轴工件前需精研细长轴工件两端中心孔，中心孔和顶尖着色95％以上且着色沿顶尖和中心孔圆周不间断。

3.如权利要求2所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，定位好细长轴工件后，在外圆磨床上调整磨削加工距离使磨削加工距离等于细长轴工件长度。

4.如权利要求3所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，调整好磨削加工距离后，在细长轴工件上装入两顶尖，调整外圆磨床对工件的细长轴工件的夹紧力，使夹紧力达到最小状态，以细长轴工件在两顶尖之间没有纵向窜动为最佳磨削状态，使细长轴工件以接近自然状态加工。

5.如权利要求4所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，所述的采用百分表自细长轴工件一端移动至另一端，当百分表跳动值在要求范围内时即为夹紧力达到最小状态。

6.如权利要求1～5任一所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，细长轴工件为环形凸台和细杆间隔结构，环形凸台直径大于细杆直径，相邻环形凸台和细杆之间通过圆角过渡。

7.如权利要求6所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，当砂轮在环形凸台或细杆的a侧边缘磨削至看到工件表面有吃刀痕后，使砂轮移至环形凸台或细杆的b侧边缘停留十秒钟，当看到工件表面有吃刀痕后，再次使砂轮移回a侧边缘停留十秒钟，如再次看到工件表面有吃刀痕，则重复移动砂轮使砂轮在环形凸台或细杆a侧、b侧边缘停留，直至没有接刀痕产生时再摇动手轮使砂轮沿径向进给0.005mm，开始第二轮磨削。

8.如权利要求7所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，砂轮在磨削过程中与工件保持2mm～3mm接触接触长度。

9.如权利要求7所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，该方法先磨削细长轴工件的细杆区域，再磨削凸台区域。

10.如权利要求7所述的一种细长轴工件的磨削加工方法，其特征在于，在接近机床尾座端磨削细长轴工件。

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一种细长轴工件的磨削加工方法

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技术领域

[0001]本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种细长轴工件的磨削加工方法。背景技术

[0002]细长轴定义为长度L与直径D之比大于25的轴。细长轴刚性较差，磨削过称中由于零件自重产生的挠度会使零件在加工中产生让刀现象，导致被加工表面出现素线不直的现象。另外轴的中心孔稍有偏差，零件就会产生椭圆形，两顶尖连线与纵向行程稍不平行就会产生锥形等情况。目前磨削细长轴零件时一般首先考虑使用中心支架来增加工件的支撑点，提高磨削稳定性，减小零件变形，但对一些细长轴零件的加工也不适用。分析其磨削变形的因素主要为：1.工件装夹状态下(两顶尖夹紧力)变形；2.磨削走刀时磨削抗力使零件产生变形，特别是零件的中间区域较为明显。发明内容

[0003]发明目的

[0004]本发明的目的是提供一种细长轴工件的磨削加工方法，该方法可应用于细长轴工件外径的磨削加工，通过磨削用量、磨削细长轴工件走刀方式、装夹定位方式以及减震辅助定位支撑的合理选择，即可磨削出合格细长轴工件，能够有效地避免细长轴工件在磨削加工中遇到的各项误差因素，且各操作步骤易于理解，同时探索出一条可行的高精度细长轴工件磨削加工技术模式。[0005]发明技术解决方案

[0006]一种细长轴工件的磨削加工方法，该方法采用自细长轴工件两端向中部磨削的顺序加工，每次磨削径向进给量为0.005mm且将磨削位置磨削均匀后再进行下一次径向进给。[0007]优选的，该方法磨削前将细长轴工件采用双顶尖定位方式固定在外圆磨床上，装夹细长轴工件前需精研细长轴工件两端中心孔，中心孔和顶尖着色95％以上且着色沿中心孔和顶尖圆周不间断。[0008]优选的，定位好细长轴工件后，在外圆磨床上调整磨削加工距离使磨削加工距离等于细长轴工件长度。[0009]优选的，调整好磨削加工距离后，在细长轴工件上装入两顶尖，调整外圆磨床对工件的细长轴工件的夹紧力，使夹紧力达到最小状态，以细长轴工件在两顶尖之间没有纵向窜动为最佳磨削状态，使细长轴工件以接近自然状态加工。[0010]优选的，所述的采用百分表自细长轴工件一端移动至另一端，当百分表跳动值在要求范围内时即为夹紧力达到最小状态[0011]优选的，细长轴工件为环形凸台和细杆间隔结构，环形凸台直径大于细杆直径，相邻环形凸台和细杆之间通过圆角过渡。[0012]优选的，当砂轮在环形凸台或细杆的a侧边缘磨削至看到工件表面有吃刀痕后，使砂轮移至环形凸台或细杆的b侧边缘停留十秒钟，当看到工件表面有吃刀痕后，再次使砂轮

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移回a侧边缘停留十秒钟，如再次看到工件表面有吃刀痕，则重复移动砂轮使砂轮在环形凸台或细杆a侧、b侧边缘停留，直至没有接刀痕产生时再摇动手轮使砂轮沿径向进给0.005mm，开始第二轮磨削。[0013]优选的，砂轮在磨削过程中与工件保持2mm～3mm接触接触长度。[0014]优选的，该方法先磨削细长轴工件的细杆区域，再磨削凸台区域。[0015]优选的，在接近机床尾座端磨削细长轴工件。[0016]本发明的优点：

[0017]该方法可应用于细长轴工件外径的磨削加工，操作者可通过控制磨削进给量、磨削加工过程中的走刀方式、装夹定位方式以及找正要求，加工出尺寸和形位公差精度要求较高的细长轴类工件。

附图说明

[0018]图1为本发明的一种细长轴工件磨削加工方法流程示意图。[0019]图2为本发明的一种细长轴工件磨削加工方法示意图。[0020]图3为本发明的一种细长轴工件磨削加工方法实例示意图。

具体实施方式

[0021]本发明是通过如下技术方案予以实现的。

[0022]图1为本发明的一种细长轴工件磨削加工方法流程示意图，参照图1，本发明所采用的具体包括如下步骤：[0023]S101、精研细长轴工件两端中心孔，中心孔与顶尖着色95％以上，沿圆周不间断；[0024]S102、在外圆磨床上调整加工距离使加工距离等于细长轴工件长度；[0025]S103、调整外圆磨床对细长轴工件的夹紧力，使夹紧力达到最小状态；[0026]S104、细长轴工件在装入两顶尖后，以在两顶尖之间没有纵向窜动为最佳磨削状态，以工件最接近自然状态加工，这与一般工件的2～5mm压量夹紧方式截然不同；[0027]S105、对于夹紧力小的磨削区域，控制每次径向进给量为0.005mm，同时在细长轴工件磨削没有火花的情况下，只能看走刀痕迹来判断下屑量；[0028]S106、当砂轮与细长轴工件接触后，摇动手轮进给0.005mm吃刀量。如图2，本实施例的细长轴工件为环形凸台和细杆间隔结构，环形凸台直径大于细杆直径，相邻环形凸台和细杆之间通过圆角过渡。[0029]磨削细杆区域：当砂轮在细杆一端边缘(c位置)磨削至看到工件表面有吃刀痕后，纵向走刀使砂轮移至细杆另一端边缘(d位置)停留十秒钟，当看到工件表面有吃刀痕后，再次纵向走刀使砂轮移至c位置，停留十秒钟，如再次看到工件表面有吃刀痕，则纵向走刀使砂轮移回d位置，重复纵向走刀的动作直至没有接刀痕产生时再摇动手轮进给0.005mm吃刀量，开始第二轮纵向走刀磨削。采用此磨削方法时要注意砂轮不论在c位置还是d位置均不能与工件脱离，砂轮与工件应始终保持2～3mm的接触长度。磨削时冷却要充分，确保磨削热的有效散发，防止磨削烧伤和热变形，参照图2；[0030]S107、磨削凸台区域：当砂轮在凸台一端边缘(a位置)磨削至看到工件表面有吃刀痕后，横向走刀使砂轮移至凸台另一端边缘(b位置)停留十秒钟，当看到工件表面有吃刀痕

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后，再次横向走刀使砂轮移至a位置，停留十秒钟，如再次看到工件表面有吃刀痕，则横向走刀使砂轮移回b位置，重复横向走刀的动作直至没有接刀痕产生时再摇动手轮进给0.005mm吃刀量，开始第二轮横向走刀磨削。采用此磨削方法时要注意砂轮不论在a位置还是b位置均不能与工件脱离，砂轮与工件应始终保持2～3mm的接触长度。磨削时冷却要充分，确保磨削热的有效散发，防止磨削烧伤和热变形。

[0031]以先两边后中间的顺序完成工件的全部区域磨削，即先磨削细长杆工件靠两端的细杆区域，再磨削靠中间的细杆区域，然后磨削靠两端的凸台区域，最后磨削靠中间的凸台区域。同时需注意始终保持在接近机床尾座端磨削工件，可增加磨削稳定性。[0032]按上述步骤磨削细长轴工件时，因工件两端区域装夹较稳定可以增加磨削走刀速度，提高磨削效率；同时工件中间区域通过控制磨削吃刀量和砂轮不脱离工件的方式能够降低磨削抗力，防止工件在磨削后因让刀或变形等因素导致尺寸和精度无法保证的情况。[0033]实施例

[0034]在磨削加工一种细长轴中心拉杆的过程中，所述的工件结构示意图如图3所示，所述的工件材料为高温合金，长度为682±0.4mm，磨削部位直径为20±0.005mm(5处)，磨削直径对基准A和B的跳动为0.02(5处)，其长度与直径之比L/D＝34.1。[0035]加工步骤如下：[0036]1、车工用油石精研两中心孔，中心孔与顶尖着色95％以上，沿圆周不间断。在外圆磨床上调整加工距离，所述的顶尖对所述的工件顶紧力要小，减少装夹变形，以工件在两顶尖中无纵向窜动即可。在夹箍夹紧的工件外径上裹一层铜皮，防止工件被夹伤。工件装入机床前，两端中心孔要检查完好度和着色情况，并抹好黄甘油增加中心孔的润滑油保护。[0037]2、对所述的工件进行粗磨，磨削余量是0.1mm，留0.05mm的余量进行精磨。先磨削所述的工件外径尺寸为φ12.3(0/-0.1)区域，然后再磨削所述的工件各凸台区域的外径。加工时需注意始终要将磨削的位置置于机床尾座端(通过反复调转工件的方向即可)，最后磨削所述的工件中间位置凸台。在磨削所述的工件时，靠近磨床床头的一端在受磨削力和磨削振动时的影响变化小，所以尽量将加工合格的尺寸调到这一端。[0038]粗磨时进刀量：0.01mm/次(靠工件两端的部位)[0039]0.005mm/次(靠工件中间的部位)[0040]工件转速：25r/min[0041]走刀速度：40～50mm/min[0042]砂轮修整：每磨削0.02～0.03mm余量修整砂轮一次[0043]3、精磨所述的工件外径尺寸φ12.3(0/-0.1)区域，注意与两侧R角的圆滑转接。砂轮磨削面两端修成一个小的R角，可减少磨削抗力。[0044]精磨进刀量：0.01mm/次(靠工件两端的部位)[0045]0.005mm/次(靠工件中间的部位)[0046]工件转速：25r/min[0047]走刀速度：40mm/min[0048]4、精磨所述的工件各凸台外径尺寸，在磨削过程中不要让砂轮与工件脱平，当磨削到凸台两侧边缘时，始终保持砂轮有2～3mm的宽度与工件磨削表面重合，并在此处停留10秒钟再向反方向走刀。由于此类高温合金材料没有磨削火花，所以在走刀的过程中要时

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刻观察走刀痕迹，当确认砂轮在工件表面没有走刀痕迹后再做下一次的进刀，并往复磨削走刀，直至没有磨削痕迹，再做下一次进刀，反复磨削，直至尺寸合格为止，再磨削下一个尺寸，以此类推。

[0049]精磨进刀量：0.005mm/次，并作往复走刀，和两侧各10秒钟的接触停留[0050]工件转速：25r/min[0051]走刀速度：30～40mm/min[0052]砂轮修整：每磨削0.03～0.04mm余量修整一次砂轮[0053]磨削过程中的注意事项：[0054](1)工件磨削时冷却液要充分浇注，防止工件烧伤；[0055](2)注意及时修整砂轮，减少磨削力使工件变形；[0056](3)注意观察工件的顶紧情况，防止工件过紧或过松(过紧工件跳动量会加大导致超差，过松会有磨削振纹)；[0057](4)加工合格卸下的工件要处于垂直吊挂状态；[0058](5)反复调头装夹磨削工件时，以先两边后中间原则，由两侧向中间靠拢的加工思路，选择磨削部分的先后加工次序；[0059](6)每加工完一个区域的尺寸时，要用杠杆千分表检测跳动量，重点观察其他已加工完的外径尺寸跳动量是否有变化趋势。

[0060]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围内。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

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图1

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图3

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