CN104227512A - 一种不锈钢细长轴磨削加工的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不锈钢细长轴磨削加工的工艺。所述工艺采用合适的加工方法，通过增加辅助支撑增加工刚性，合理修整凹形砂轮，改善冷却条件，减少工件装夹时间，合理选择磨削参数，可以有效地解决加工过程中的振动和让刀现象，保证了产品的精度，同时为以后同类零件的加工提供了可以借鉴的工艺方法。

Description

一种不锈钢细长轴磨削加工的工艺
技术领域
本发明涉及磨削领域，具体涉及一种不锈钢细长轴磨削加工的工艺。
背景技术
细长轴在磨削时工件表面烧伤变形十分严重，振动较大，零件尺寸和形位精度难以保证。
细长轴磨削加工具有以下的加工特点及难点：
(1)磨削细长轴时，由于其刚性差，产生的径向切削力和工件自重会使工件弯曲，磨出的工件呈现腰鼓形状。同时，磨削时易产生振动出现纵向振痕，影响了加工精度和质量；
(2)磨削产生的热量会在圆周方向产生较大的变形，而且变形量是不均匀的。磨削前，工件圆度误差较大，加上磨削过程中的热变形，增加了圆度误差，产生单面切削，工件的圆度很难达到要求；
(3)磨削细长轴时，由于中心架的使用妨碍了机床、砂轮、辅助工夹具和工件之间的调整，增大了系统共振的因素，因此容易导致工件表面呈竹节形或棱圆形。
作为1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，磨削过程又有其特殊的难点。
(1)不锈钢的导热系数小，磨削时产生的高温不
易导出，工件表面易产生烧伤、退火等现象，退火层深度有时可达0.01～0.02mm。磨削过程中产生严重的挤压变形，导致磨削表面硬化，特别是磨削1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时，由于奥氏体组织不够稳定，磨削后易产生马氏体组织，使表面硬化严重；:
(2)不锈钢的韧性大，热强度高，而砂轮磨粒的切削刃具有较大的负前角，磨削过程中磨屑不容易被切离，切削阻力大，挤压、摩擦剧烈，单位面积磨削力很大，磨削温度可达1000～1500℃。同时，在高温高压的作用下，磨屑易粘附在砂轮上，填满磨粒间的空隙，使磨粒失去切削作用。不锈钢的类型不同，产生砂轮堵塞的情况也不相同，磨削1Cr18Ni9Ti的材料，粘附、堵塞现象比磨削1Cr13、2Cr13等马氏体不锈钢材料更严重；
(3)不锈钢的线膨胀系数大，在磨削热的作用下易产生变形，尺寸难以控制。尤其是细长轴类零件，此现象更为严重。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种不锈钢细长轴磨削加工的工艺。所述工艺采用合适的加工方法，通过增加辅助支撑增加工刚性，合理修整凹形砂轮，改善冷却条件，减少工件装夹时间，合理选择磨削参数，可以有效地解决加工过程中的振动和让刀现象，保证了产品的精度，同时为以后同类零件的加工提供了可以借鉴的工艺方法。
一种不锈钢细长轴磨削加工的工艺，包括：
使用MG1432C外圆磨床磨削不锈钢细长轴；采用前后顶尖装夹，后顶尖为弹性顶尖；在磨削过程中的使用支撑减振棒，支撑棒宽度要一直处在工件的磨削部位上，与砂轮相对，当工作台作纵向进给的同时支撑棒也要作纵向移动并与砂轮相对位置一直保持不变；
砂轮为自锐性好的粒度为46粒、硬度为中软、组织疏松（6～8）号及采用陶瓷结合剂的白刚玉砂轮；砂轮宽度为50mm，中间凹下去0.4mm，砂轮两边的宽度各为8mm。
修砂轮的金刚石笔顶角在70°～80°，金刚石修整笔安装高度要低于砂轮中心1～2mm，安装角度与轴线向下倾斜10°～15°，砂轮的被吃刀量在0.035mm，轴向进给量0.5m/min，把砂轮表面修粗一点。
采用喷射法供给磨削液，而且采用清洁的含有极压冷却添加剂的冷却液。
磨削包括粗磨、半精磨、精磨；
粗磨时，砂轮速度35m/s，工件转速180r/min，纵向进给速度1.5m/min，吃刀量0.008mm，圆度0.045mm，直线度0.045mm，工件磨削去除量0.12mm；
半精磨时，砂轮速度35m/s，工件转速160r/min，纵向进给速度1m/min，吃刀量0.006mm，圆度0.03mm，直线度0.03mm，工件磨削去除量0.06mm；
精磨时，砂轮速度35m/s，工件转速140r/min，纵向进给速度0.5m/min，吃刀量0.003mm，圆度0.012mm，直线度0.015mm，工件磨削去除量0.035mm；
每次磨削完成后要把工件竖直吊放，避免变形。
其中，所述的不锈钢为1Cr18Ni9Ti不锈钢。
其中，所述的不锈钢的尺寸为Φ28mm×700mm。
以下对本发明进行详细描述：
（1）砂轮及装夹方式的选择
使用MG1432C外圆磨床磨削不锈钢细长轴，采用自锐性好的粒度为46粒、硬度为中软、组织疏松（6～8）号，及采用陶瓷结合剂的白刚玉砂轮。采用前后顶尖装夹，在采用前后顶尖加工过程中，后顶尖为弹性顶尖。精磨时应采取反向进给，这样可以减少轴向力对工件弯曲变形的影响。
（2）支撑减振棒
因为工件采用的是前后顶尖装夹方式，不用中心架，刚性还是比较差，一般会出现振动及中凸现象。常规的消除方法为：来回多走空刀，在凸起的部位停留的时间稍长一些，工件的转速选择慢一些，这些效果并不明显而且生产效率低。为了解决加工过程中的振动让刀现象，特制作了木制辅助工装—支撑减振棒，如图2所示。该支撑减振棒为长方形，宽度在25mm左右，厚度在10mm以上，长度为120mm。
在磨削过程中的使用方法：支撑棒宽度要一直处在工件的磨削部位上，与砂轮相对，当工作台作纵向进给的同时支撑棒也要作纵向移动并与砂轮相对位置一直保持不变，起到支撑减振的作用。在中部让刀的地方调整支撑减振棒，听到声音以后再使砂轮与工件轻微接触产生火花，即起到支撑作用。
（3）砂轮的修整
磨削不锈钢细长轴时，非常容易出现啃刀现象，这时应尽量减少砂轮与工件接触面积，砂轮必须保持锋利，加工中使用的砂轮宽度为50mm，在常规方法中，中间应修凹下去0.4mm，砂轮两边的宽度各为16mm。但在实际加工中，磨削力还是比较大的，工件容易烧伤，经过实践，将砂轮修窄，单边宽度保持在8mm左右比较合适。修砂轮的金刚石笔顶角在70°～80°，金刚石修整笔安装高度要低于砂轮中心1～2mm，安装角度与轴线向下倾斜10°～15°，选择砂轮的修整量（比一般磨削）要大，被吃刀量在0.035mm，轴向进给量0.5m/min，把砂轮表面修粗一点，以增强其切削性能。
由于砂轮是左端磨削，为了改善切削时径向分力的方向，可以将砂轮左边修出一个小斜面，使径向分力指向头架顶尖处，以改善工件受力状态。
（4）改善冷却条件
加工初期，采用了浇注法提供切削液。这种供给方法的弊端是：在砂轮旋转过程中，存在着由砂轮外圆表面产生的强大旋转气流和来自砂轮中心由内向外喷出的气流，这两股气流在磨削区汇合形成涡流，使磨削液难以进入磨削区，导致磨削区温度升高造成工件表面烧伤。为此，改进了冷却液的供给方法，采用了喷射法供给磨削液，而且采用清洁的含有极压冷却添加剂的冷却液。
（5）减少工件装夹时间
因为工件加工过程中存在着应力，给磨削造成很大的困难。所以，在加工中采用了多次磨削，通过粗磨、半精磨、精磨工序后，使工件应力得到充分释放。工件装夹在两顶尖上的时间也不能过长，每次磨削完成后要把工件竖直吊放，避免变形。
（6）正确选择磨削参数
细长轴磨削时选择切削用量应遵循以下几个原则：(1)修整砂轮时的走刀量，比一般磨削时大且修整量也大，这样可使砂轮的表面比较粗糙，可以改进其切削性能；(2)在磨削时，工件的转速较低，（在精磨时更低），这样可减少细长轴因旋转而产生的振动，走刀量较大，以便将一部分径向力转化为轴向力，以此减少径向力；(3)磨削时，切深通过双行程来达到。因工件转速低，走刀量大，工件表面与砂轮表面在单位时间内和单位面积上的切削量就会相应地减少，这时可以通过增加往复次数来进行弥补。
粗磨时，砂轮速度35m/s，工件转速180r/min，纵向进给速度1.5m/min，吃刀量0.008mm，圆度0.045mm，直线度0.045mm，工件磨削去除量0.12mm；
半精磨时，砂轮速度35m/s，工件转速160r/min，纵向进给速度1m/min，吃刀量0.006mm，圆度0.03mm，直线度0.03mm，工件磨削去除量0.06mm；
精磨时，砂轮速度35m/s，工件转速140r/min，纵向进给速度0.5m/min，吃刀量0.003mm，圆度0.012mm，直线度0.015mm，工件磨削去除量0.035mm。
本发明具有以下优点：有效地解决了1Cr18Ni9Ti不锈钢材料细长轴磨削过程中出现的问题，加工出来的工件达到了精度的要求。在不锈钢细长轴的磨削中，采用合适的加工方法，通过增加辅助支撑增加工刚性，合理修整凹形砂轮，改善冷却条件，减少工件装夹时间，合理选择磨削参数，可以有效地解决加工过程中的振动和让刀现象，保证了产品的精度，同时为以后同类零件的加工提供了可以借鉴的工艺方法。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例一
一种不锈钢细长轴磨削加工的工艺，包括：
使用MG1432C外圆磨床磨削不锈钢细长轴；采用前后顶尖装夹，后顶尖为弹性顶尖；在磨削过程中的使用支撑减振棒，支撑棒宽度要一直处在工件的磨削部位上，与砂轮相对，当工作台作纵向进给的同时支撑棒也要作纵向移动并与砂轮相对位置一直保持不变；
砂轮为自锐性好的粒度为46粒、硬度为中软、组织疏松（6～8）号及采用陶瓷结合剂的白刚玉砂轮；砂轮宽度为50mm，中间凹下去0.4mm，砂轮两边的宽度各为8mm。
修砂轮的金刚石笔顶角在70°～80°，金刚石修整笔安装高度要低于砂轮中心1～2mm，安装角度与轴线向下倾斜10°～15°，砂轮的被吃刀量在0.035mm，轴向进给量0.5m/min，把砂轮表面修粗一点。
采用喷射法供给磨削液，而且采用清洁的含有极压冷却添加剂的冷却液。
磨削包括粗磨、半精磨、精磨；
粗磨时，砂轮速度35m/s，工件转速180r/min，纵向进给速度1.5m/min，吃刀量0.008mm，圆度0.045mm，直线度0.045mm，工件磨削去除量0.12mm；
半精磨时，砂轮速度35m/s，工件转速160r/min，纵向进给速度1m/min，吃刀量0.006mm，圆度0.03mm，直线度0.03mm，工件磨削去除量0.06mm；
精磨时，砂轮速度35m/s，工件转速140r/min，纵向进给速度0.5m/min，吃刀量0.003mm，圆度0.012mm，直线度0.015mm，工件磨削去除量0.035mm；
每次磨削完成后要把工件竖直吊放，避免变形。
其中，所述的不锈钢为1Cr18Ni9Ti不锈钢。
其中，所述的不锈钢的尺寸为Φ28mm×700mm。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种不锈钢细长轴磨削加工的工艺，包括：
使用MG1432C外圆磨床磨削不锈钢细长轴；采用前后顶尖装夹，后顶尖为弹性顶尖；在磨削过程中的使用支撑减振棒，支撑棒宽度要一直处在工件的磨削部位上，与砂轮相对，当工作台作纵向进给的同时支撑棒也要作纵向移动并与砂轮相对位置一直保持不变；
砂轮为自锐性好的粒度为46粒、硬度为中软、组织疏松6～8号及采用陶瓷结合剂的白刚玉砂轮；砂轮宽度为50mm，中间凹下去0.4mm，砂轮两边的宽度各为8mm；
修砂轮的金刚石笔顶角在70°～80°，金刚石修整笔安装高度要低于砂轮中心1～2mm，安装角度与轴线向下倾斜10°～15°，砂轮的被吃刀量在0.035mm，轴向进给量0.5m/min，把砂轮表面修粗一点；
采用喷射法供给磨削液，而且采用清洁的含有极压冷却添加剂的冷却液；
磨削包括粗磨、半精磨、精磨。
2.根据权利要求1所述的工艺，粗磨时，砂轮速度35m/s，工件转速180r/min，纵向进给速度1.5m/min，吃刀量0.008mm，圆度0.045mm，直线度0.045mm，工件磨削去除量0.12mm。
3.根据权利要求1所述的工艺，半精磨时，砂轮速度35m/s，工件转速160r/min，纵向进给速度1m/min，吃刀量0.006mm，圆度0.03mm，直线度0.03mm，工件磨削去除量0.06mm。
4.根据权利要求1所述的工艺，精磨时，砂轮速度35m/s，工件转速140r/min，纵向进给速度0.5m/min，吃刀量0.003mm，圆度0.012mm，直线度0.015mm，工件磨削去除量0.035mm。
5.根据权利要求1所述的工艺，每次磨削完成后要把工件竖直吊放，避免变形。
6.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述的不锈钢为1Cr18Ni9Ti不锈钢。
7.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述的不锈钢的尺寸为Φ28mm×700mm。
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