高精度细长轴的特殊磨削方法
高精度细长轴的车削方法
技术推广高精度细长轴的车削方法侯学民(商丘工学院机械工程学院，河南商丘476000)摘要:本文阐述了车床的调整、夹具的调整、改进刀具角度、采用有效的加工方法等4个方面进行的技术调整，以期解决一些相关问题。
关键词:细长轴;车床;车刀;跟刀架车削高精度细长轴主要采用以下几方面的措施：1车床的调整1.1调整车床尾座中心线与车床床身导轨的平行度用一根接近工件长度的样棒，一端塞人车床主轴锥孔, 另一端用尾座顶尖支顶。
把百分表放在中拖板上，使触头与 样棒上面接触，用手均匀移动大拖板，观察百練表针的摆动情况，记录摆针的2个极限位值数值。
2个极限位值数值 之差，即百分表的读数差，也是车床尾座中心线与车床床身 导轨的平行度误差。
若出现雛，可用厚度与读数差相同的 薄铜皮窄条,垫入车床尾座与床身导轨面间进行调整。
1.2调整车床小、中、大拖板塞铁与拖板导轨面之间的间隙重点调整中拖板塞铁与拖板导轨面之间的间隙。
调整 方法:分别旋紧或旋松中拖板两端的调节螺钉，使塞铁与导 轨面之间的间隙适中(用0.04 mm的塞尺，塞入缝隙中，深 度约为20mm)。
用手转动中拖板手柄,感觉轻松自如，无 阻滞感。
但又不会出现“扎刀”现象即可。
这样既能精确控 制中拖板刻度，又使车削过程平稳，操作方便。
2 改用3只卡爪的跟刀架普通车床上的跟刀架一般使用的是2只卡爪，为了增加 工件的装夹刚性，防止车削加工中振动，用3只卡爪的顧架。
并増大支承爪的支撑面积(増大支承爪宽度，一般为工 件直径的1〜1.5倍，修整支承爪圆弧半径,与工件半径吻 合)。
如果将跟刀架改制成相互垂直分布的3只卡爪，另一 面由车刀抵住，这样工件外圆被夹持在刀具和3个支承爪之 间，上、下、左、右的移动均受到限制，只能绕轴线旋转。
这样 就有效地减少了切削振动，减少了工件变形。
为了增加支承 爪的耐磨性，也可选用HT200的灰铸铁做支承爪材料。
该 材料硬度低且耐磨,不易损伤已加工表面，从而提高了表面 质量。
细长轴的先进车削方法
细长轴的先进车削方法
细长轴的先进车削方法主要包括：
1. 伸长主轴法
伸长主轴法是采用长螺杆或长轴进行车削时采用的一种方法。
这种方法可以避免在加工长螺杆或长轴时因热变形而产生的误差。
这种方法的关键是保持螺杆或轴在加工过程中的稳定性，可以通过采用高强度材料、降低进给速度和采用加工中心来保持稳定。
2. 分段加工法
分段加工法是将长螺杆或长轴分成若干段进行加工的方法。
每个段的长度可以根据加工要求进行调整，可以采用不同的加工方式，避免热变形和振动。
在加工完成后再将各段连接起来成为完整的螺杆或轴。
3. 倒置加工法
倒置加工法是将长螺杆或长轴倒置后进行加工的方法。
通过倒置，可以避免螺杆或轴的热变形和振动，同时也能够减少加工时刀具的跨度。
这种方法需要采用专用的夹持装置和工艺，使螺杆或轴能够稳定地倒置，并且保持加工精度。
4. 加工中心法
加工中心法是采用加工中心进行车削的方法。
这种方法可以采用多轴控制和刀具切换等先进技术，可以在一台机床上完成多种复杂的加工工序。
在加工中心上进行车削可以极大地提高加工效率，同时也能够保证加工精度和表面质量。
高精度钛合金细长轴的磨削
砂轮 由磨粒 、 粘合剂 和气孔 三要素 构成 ， 其磨 削性 由 ａ 、 磨 料， ｂ 、 粒度 ； ｃ 、 粘合程度 ； ｄ 、 组织 ； ｅ 、 粘合剂五个要素决定 。一般
对钛 合金材料特性 ， 磨料 种类按照 以砂 轮磨削性能 为标 志的磨
钛合 金是一 种新 型结构 材料 ， 其主要 特点是 比重 小 ， 强度 高， 耐热和腐蚀。在强度方面 ， 钛合金可 以替代不锈钢 和合 金结 构钢 以减轻结构重量 ； 在 耐热和耐腐蚀 方面可 以替代 铝镁合金
自身重力 的作用下 ， 都易产生弯 曲变形 ， 形位公差难 以保证 。
３ 解 决方法 ３ ． １ 机床 检查并调 整机床 ， 确保 砂轮主轴 的回转精 度高于 Ｏ ． ０ ０ １ ｍ ｍ，
此外 ， 因为砂轮 表面有螺旋槽 ， 高速旋转时在螺旋槽 内形成一个 负压腔 ， 周 围空气高速 冲向此腔 ， 形成气流冷却。脱落的砂粒及 切屑顺螺旋槽沟排 出， 使 切屑不易阻塞砂轮 表面 ， 同时浇注切削 液， 切 削液很容易地被 吸入螺旋槽 内 ， 工件 与砂 轮发热减少 ， 使 加工： 工件表面光洁 ， 生产效率提高 。
但综合使用方便 、 价格 上考虑 ， 磨料种类 以绿色碳化硅磨粒
较为合适 ， 根据 其材 料特性和加工精度要求 ， 砂轮磨料粒度选用 ２ 磨削难点
６ ０ ＃， 粘合 程度 中级 Ｋ较为合适 ， 在精 加工微量进 给磨削 中， 应 特别 注意 防止磨削过烧 ， 以结合力大 ， 易使粘合程度和气孔变化
把砂 轮改制成表 面带 四个右旋 的螺旋沟槽 ， 因为螺旋槽砂
物脱 落 ， 导致磨粒 的破碎与脱落 ， 使砂轮磨损严重 ， 磨削 比下 降 ，
并造成零件几何形状误差增加 ， 形位公差不易控制 。
细长轴磨削技巧
细长轴磨削技巧细长轴磨削技巧包括以下几点：1. 改进工件的装夹方法：粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。
精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度。
2. 采用跟刀架：跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。
采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
3. 采用反向进给：车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。
4. 采用车削细长轴的车刀：车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。
粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。
精车用刀常有一定的负刃倾角，使切削流向待加工面。
5. 使用中心架支承细长轴：中心架直接支承在工件中间，当工件可以分段车削时，在毛坯中部车处一段支承中心架的沟槽，其表面粗糙度值小，同轴度公差小，保持与车床旋转中心同轴。
6. 使用跟刀架支承细长轴：两爪跟刀架，跟刀架跟随车刀移动，车刀给工件的切削抗力，使工件贴在跟刀架的两个支承爪上，减少变形。
7. 优化磨削参数：针对不同的材料和工件尺寸选择合适的磨削参数，如砂轮粒度、转速、磨削深度等。
8. 控制冷却液的使用：使用适量的冷却液可以减少热量产生和工件变形。
9. 遵循加工步骤：按照合理的加工步骤进行磨削，避免因重复定位或装夹导致误差。
10. 提高操作技能：操作员应具备熟练的操作技能和高度的责任心，避免因操作失误导致工件损伤或质量不合格。
以上是细长轴磨削的一些技巧和注意事项，供您参考。
如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或查阅专业书籍。
高精度、低粗糙度细长轴磨削工艺的探讨
其 达 到相 关规范 标准 。
③ 检修 机 床 ：检修 机 床 不仅 对磨 床 有着 很高 的 要求 ， 造 成工 件 的 圆柱 度 超差 的原 因主要 有 工件 受热 变 形 、 对砂轮 主 轴 的 回转精 度 也有着 很 高 的要 求 ，
高精度 、 低粗糙 度细长轴磨 削工艺 的探讨
张振 离 （ 河南 工业大学工程训练中心）
摘要 ： 本 文 介 绍 一种 在 普 通 外 圆磨 床 上 高 效 磨 削 高 精 度 ， 低 粗 糙 伸 长 ， 磨 削 中顶尖 顶得 过 紧、 磨 削 用量 过 大 ， 磨 削 后产 生 的
度 细 长 轴 的 工 艺 ，这 种 工 艺 非 常适 用于 长 径 比大 干 ２ Ｏ 的细 长 轴 磨
削。
各种 变形 ， 比如鞍 形 、 锥度 、 鼓 形、 弯 曲等。
１ ． ３ 工 件 圆 度 超 差
造 成 工 件 圆度 超 差 的原 因 主要 有工 件 顶 得 太 紧 或太 般 情 况下 ， 在普 通 外 圆磨 床上 加 工 出 的工 件其 精 度 松； 工件 中心 孔 内有污 垢 或 已磨损 ， 其 形状 不 正确 ： 砂 轮 主 等级 为 ７级 ， Ｒ ａ的最 大 允许值 为 Ｏ ． ８ ｕ ｍ ，但 是 有 时 中小 轴 或头 架 主轴 的径 向跳动 过 大等 。 企 业 也 需要 加工 一 些精 度 更高 的工 件 ， 又面 临着 没 有精 密 因此 ， 磨削 细 长轴 的关键 是 解 决加 工 工件 的弯 曲变形 设 备 的现状 。为 此 ， 探讨 用普 通 外 圆磨 床加 工 出高精 度 ， 低 问题 。 主 要抓住 中心 架和跟 刀架 的使 用 方法 、 解决 工件 热 粗 糙度 的工 件 方法 。 细长 轴 零件 刚性 差 ， 在加 工 中极 容易 变形 ，使零 件 的 变形伸 长 以及合理 选 择 刀具几 何形 状 等三个 关键 技术 。 ２ 控 制细长 轴磨 削质 量 的措施 误 差 增 大，不 易保 证 零件 的加 工质 量 ； 中 心孔 只 要 有一 点 经 过 长 时间 的研 究 ， 对细 长轴 磨 削质 量采 取 了 以下几 异常， 工件 就 会 发 生 变 形 ， 两 顶尖 连 线 与 纵 向行 程 稍 不 平 种 有效 的控 制措 施 。 行 就 会产 生锥 形等 。 ２ ． １ 磨 削前 准备 工作 １加 工过 程 中 ． 细 长轴 的主 要质 量缺 陷 ①校 直 ： 校直后 的工件 弯曲度应控制在 ０ ． １ ５／１ ０ ０ ０ ｍｍ １ ． １ 工件表 面 产生 多角 形波纹 和 螺旋 形波 纹 以内。 热校 和 冷校 是 细 长轴校 直 方法 的 两种 方法 ， 其 中热 导致 工件 表 面 出现 螺旋 形波 纹 的原 因有很 多 ， 比如 砂
薄壁细长轴类零件的外圆磨削
1 序言在生产过程中，有时会遇到薄壁细长轴类零件的外圆磨削加工。
对于这类零件的外圆高精度磨削，如何装夹、定位显得非常重要，尤其是当内外圆要求有一定的同轴度时，其加工难度更大。
图 1 为薄壁细长轴零件结构，零件材质为30CrMnSi，长度为1450mm，最大磨削外径为，最小外径为，直孔孔径为54mm，最薄壁厚为3mm，外圆上分布有不同直径及外锥形结构，内孔要求表面粗糙度值Ra=0.8μm。
内孔及各外圆的加工为关键工序。
要保证各外圆0.02mm同轴度要求，必须经过磨削加工，而对于这样长的细长轴零件，如何装夹夹持、定位，如何保证磨削质量，都需要制定详细的工艺方案加以解决。
图1 薄壁细长轴零件结构2 定位基准的确定与加工首先对零件进行粗加工、半精加工，然后将孔作为磨削外圆的定位基准[1]，其原因为：①孔的加工相对难度大，只有保证在外圆有足够余量的前提下，才能完成对孔的精加工。
②要求孔的表面粗糙度值Ra=0.8μm，加工质量要求较高。
③将孔作为基准，配心轴，符合薄壁零件的磨削加工方式。
定位基准确定好后，要对孔进行精加工。
采用深孔钻、镗，最后留合适余量进行珩磨加工，保证孔径的尺寸精度、直线度及表面粗糙度要求，从而确保零件的定位基准高精度。
3 创新性“低熔点合金油膜柔性心轴”法内孔作为定位基准，必须配以心轴。
若使用两端截短式心轴，零件中部是空虚的，则加工时会出现严重的振颤。
使用内孔全长式心轴是最理想的，但是因内孔直径只有54mm，长度却达1450mm，若有一点点杂质，则内孔和心轴就会拉伤，造成内孔和心轴阻滞在一起，心轴无法取出，而使整个薄壁轴面临报废的后果，所以采用何种方式配心轴至关重要。
经过多次试验，采用“低熔点合金油膜柔性心轴”法，破解了这一加工难题。
具体操作方法如下。
1）用已加工完成的薄壁轴内孔来配磨心轴。
首先要将心轴两端进行淬硬处理，使其硬度达58～62HRC，使心轴两端顶孔有更好的硬度及耐磨性。
然后采用外圆磨床精磨心轴外圆[2]，并与薄壁轴内孔配作，磨至心轴外圆直径比薄壁轴内孔直径小0.02～0.03mm，这时心轴在薄壁轴内孔中将出入自如。
磨削细长轴精密螺栓的加工方法
磨削细长轴精密螺栓的加工方法摘要：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。
如何提高细长轴的加工的精度
如何提高细长轴车削的精度罗田何新山【内容提要】细长轴在机械工业中应用较为广泛，虽然它的外形并不复杂，但由于其身刚度低（长径比越大，刚度越低），车削时受切削刀、重力、切削热等因素的影响，容易发生弯曲变形，产生振动、锥度、腰鼓形和竹节形等缺陷，难以保证加工精度和达到使用的性能，从而使细长轴的车削成为难度较大的加工工艺。
本文对细长轴的定义、车削精度的提高、车削需注意的问题及预防措施四个方面提出了个人的看法，以供读者参考。
【关键词】细长轴车削精度提高一、细长轴的定义通常将工件长度L与直径D之比，（即长径比）大于25（L/d>25）的轴类零件称为细长轴。
二、车削精度的提高针对加工的实际，要提高细长轴车削的精度，可以从一下四个方面进行：1、用中心架支撑车细长轴中心架是车床的附件，在车刚度低的细长轴，或是不能穿过车床主轴孔的粗长工件以及孔与外圆同轴度要求较高的较长工件时，往往采用中心架来增强刚度、保证同轴度。
工作时架体通过压板和螺母紧固在床身上，上盖和架体用圆柱销作活动连接，为了便于装卸工件，上盖可以打开或扣合，并用螺钉锁定，三个支撑爪的升降分别用三个调整螺钉来调整，以适应不同直径的工件，并分别用三个坚固螺钉锁定。
中心架的支撑爪是易损件，磨损后可以更换，其材料应选用耐磨性好、不易研伤工件的材料，通常采用青铜，球墨铸铁、胶木、尼龙1010等材料。
1）装夹工件的方法使用中心架支撑车细长轴的关键是使中心架与工件表面接触的三个支撑爪所决定的圆，其圆心必须在车床主轴的回转轴线上。
车削时，工件一般采用两顶尖装夹或一夹一顶方式装夹：两顶尖装夹工件先在工件中部中心架支撑部位用低速、小进给量的切削方法车出一段沟槽，沟槽直径应略大于该处工件要求的尺寸，沟槽宽度应宽于支撑爪，沟槽应有较小的表面粗糙度值（RA值为1.6μm）和较高的形状精度（圆度误差小于0.05mm），然后装上中心架，在开车时按A→B→C的顺序调整中心架的三个支撑爪，使它们与沟槽的槽底圆柱表面轻轻接触。
高精度钛合金细长轴磨削策略研究
高精度钛合金细长轴磨削策略研究高精度钛合金细长轴磨削策略研究钛合金作为一种重要的材料，在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域得到了广泛应用。
而钛合金轴则是钛合金应用的一种重要手段。
由于钛合金材料的特殊性质，对其加工也存在着一定的难度。
钛合金细长轴的加工更是需要突破一系列难点，以满足高精度要求。
本文将就高精度钛合金细长轴磨削策略进行探讨。
一、钛合金细长轴磨削的难点1. 钛合金材料硬度大，切削力大。
与传统的切削加工相比，钛合金材料的硬度明显更高，因此需要承受较大的切削力。
因此，常规的加工方法，例如铣削、车削等，难以满足钛合金细长轴的加工精度要求。
2. 钛合金材料热膨胀系数大。
高温会导致钛合金材料的热膨胀系数增大，加之细长杆形的结构容易导致热变形，因此在高温状态下进行磨削加工难度较大。
3. 钛合金材料切削性差，加工难度大。
钛合金材料具有耐磨、抗拉强等优点，但其切削性却较差，这也是钛合金磨削难的原因之一。
二、高精度钛合金细长轴磨削策略钛合金细长轴磨削的难点在于材料硬度大、热变形易发生、切削性差等因素。
因此，高精度钛合金细长轴需要采取更为科学合理的磨削策略。
1. 采用低速磨削加工。
钛合金材料硬度大，较难加工，如果采用高速旋转的刀具进行磨削，很容易导致材料热变形等不良后果。
因此，在钛合金细长轴的加工过程中，应采用低速磨削加工，以避免热变形。
2. 采用干式磨削加工或切削液磨削。
传统的钛合金材料磨削加工通常是采用切削液磨削，这种方式存在一定的助剂污染等问题。
不过近年来，干式磨削加工技术已经相应成熟，可以在保证磨削效果的同时，减少环境污染。
3. 采用降温策略。
钛合金材料的热膨胀系数大，热变形现象常常发生。
因此，在磨削加工的过程中，需要采取降温策略，以确保材料不发生热变形。
如可以采用高频磨削加工技术、冷却液注入等方式实现降温目的。
4. 选择合适磨削刀具。
磨削刀具是磨削加工中不可或缺的一部分。
在高精度钛合金细长轴磨削中，需要选择合适的磨削刀具，以保证加工质量。
精密轴类零件的磨削方法
精密轴类零件的磨削方法说实话精密轴类零件的磨削方法这事，我一开始也是瞎摸索。
我试过好多种砂轮呢。
最开始就随便拿个砂轮就上，结果发现根本不行。
就好像用错了工具去砍柴一样，那效率低得可怜。
后来才知道，得根据轴类零件的材质去选砂轮。
如果是硬度比较高的轴，就要用硬度也比较高的砂轮，不然你磨的时候，砂轮很快就磨损了，而且磨出来的轴表面也不光滑。
还有啊，磨削时候的转速也很关键。
我以前以为转速越高就越好呢，能快点把零件磨好。
结果呢，转速太高，那轴就容易发热变形啊。
我当时就没注意这个，生生把一根好好的轴给毁了，当时那个懊悔啊，就感觉白辛苦半天了。
后来就慢慢试，发现这个转速是有个合适的范围的，不同直径、不同材质的轴的最佳转速都不太一样。
就像每个人跑步有个最舒服的速度一样，轴在一定转速下磨削才最稳当。
进刀量这东西也都是一点点试出来的。
我开始的时候进刀量很大，心想这样可以节省时间。
哎呀，真是大错特错。
进刀量大了，那磨出来的轴的精度就完全不对了，而且轴还容易出现那种深浅不一的纹路，就像写字的时候行笔不稳一样难看。
后来就小心翼翼地调整进刀量，一开始就先来个小进刀量试试。
冷却液也不能少。
有一次我忘记开冷却液了，那热得啊，轴都变色了，别说精度了，这轴基本就报废了。
就好像人在高温下干活没有水喝一样，肯定受不了。
冷却液的流量也要合适，不能太大也不能太小，太大了容易把磨削的残渣冲走，但是也可能会影响到磨削的稳定性；太小了又起不到冷却的作用。
另外，磨削之前零件的装夹也非常重要。
要是装夹的位置不正或者不牢固，一边磨得狠，一边磨得轻，那轴就歪了。
就好像盖房子，地基要是没打平，房子肯定是斜的。
一定要仔细调整装夹的位置和力度，而且在磨削过程中要时不时检查一下，看轴有没有移位。
我还试过不同的磨削路径呢。
有的时候从一头往另一头磨，有的时候从中间开始往两头磨。
说实话，这之间还是有区别的。
从中间往两头磨可能更有利于保证轴的直线度，不过操作起来就稍微麻烦一点。
高精度钛合金细长轴磨削策略研究
细长轴的磨削工艺系统
细长轴是一种长径比大的轴类零件，对其磨削需要采用专门 的工艺系统。
细长轴的磨削工艺系统包括机床、砂轮、工件、冷却液等组 成部分。
03
高精度钛合金细长轴磨削工艺优化
磨削参数优化
进给速度
01
根据钛合金的硬度和磨削力的变化，适当调整砂轮的进给速度
，以提高磨削效率和表面质量。
砂轮转速
法等方面
研究成果在一定范围内提高了 钛合金加工精度和表面质量，
但仍存在局限性
研究内容与方法
研究高精度钛合金细长轴磨削策略，提高加工精度和 表面质量
研究冷却方法，降低磨削温度，防止工件热变形和裂 纹的产生
研究砂轮选择与修整技术，优化磨削工艺参数，提高 磨削效率
通过实验验证，优化高精度钛合金细长轴磨削策略的 有效性和可行性
高精度钛合金细长轴磨削策 略研究
xx年xx月xx日
目录
• 绪论 • 高精度钛合金细长轴磨削技术基础 • 高精度钛合金细长轴磨削工艺优化 • 高精度钛合金细长轴磨削过程数值模拟 • 高精度钛合金细长轴磨削实验研究 • 高精度钛合金细长轴磨削表面质量及检测 • 研究结论与展望
01
绪论
研究背景与意义
1
钛合金具有优异的性能，在航空、航天等领域 具有广泛的应用
2
磨削是钛合金加工的重要手段之一，但存在加 工精度不高、表面质量差等问题
3
研究高精度钛合金细长轴磨削策略，对提高加 工精度和表面质量具有重要意义
国内外研究现状及发展趋势
国内外研究者对钛合金磨削加 工进行了大量研究
研究内容包括磨削工艺参数优 化、砂轮选择与修整、冷却方
模拟结果的局限性
虽然模拟结果与实验结果具有较好的一致性，但是模拟结果仍存在一定的局限性，例如无 法完全模拟实际加工中的材料变形、热效应等因素。
超细长轴锭杆的磨削加工
相 反 的 力 ，这 种 相 互 作 用 的 力就 是 磨 削 力 。 磨 削过 程 中 便 会 因磨 削 力而 产 生 磨 削热 ，磨 削 热 是 磨
削时 产 生 的 热 量 ，较 车 削 、铣 削
弯 曲 度 、 棱 圆度 、 尺 寸 以 及 表 面
粗糙 度值难以达 到要 求 。因此如
削量 为０ ． ２ ｍｍ ，半 精 磨 控 制 磨 削
对超细长 轴锭杆表 面进行磨 削 ，
砂 轮 的成 形 好 坏 对 锭 杆 的 尺 寸 锥
用 下 完成 磨 削加 工 。
（ ６ ） 冷 却 液 是 保 证 超 细 长
度要求尤 为重要 。因此要严格控
轴 锭 杆 在 磨 削 中 热 变 形 释 放 的
典 型 的 超 细 长 轴 ；尺 寸 公 差 最 小 ０ ． ０ ０ ８ ｍｍ ， 圆度 公差 ０ ． ０ ０ ３ ｍｍ ， 全 长 跳 动０ ． ０ １ ｍｍ，表 面 粗 糙 度 值
图１ 超细长轴锭杆示意图
４ ４：
参 蔼
冷 加 工
工 艺 方 案
Ｔ 目】 ■■ ‘ Ｉ 畦 Ｓ ｍ ｒ ｎ咻
磨 削 超 细 长 轴 锭 杆 零 件 主 要
处 理硬 度６ ２ ～６ ５ ＨＲＣ， 整 根 超 细 长 轴 形 状 属 于 对 称 体 ， 两 头 锥 度 方 向相 反 ，类 似 纺 锤 形 。零 件 最 大 直 径 为 １ ０ ． ６ ｍｍ ，长 度 为
３ ２ ７ ． ５ ｍｍ，Ｌ ｉ ｄ≈３ ０ ，是 一种 比较
何 解 决 好 上 述 问题 ，便 成 了 超 细 长 轱Ｉ 磨 削加 工 的 关键 。
的金 属表层在 无数磨粒瞬 间的挤
压 、 摩 擦 作 用 下 产 生 变 形 ，而 后
高精度钛合金细长轴磨削策略
根据监控结果，对磨削 参数和工艺进行适时调 整和优化，提高磨削效 率和加工质量。
磨削后的检测与评估
尺寸检测
表面质量检测
对钛合金细长轴的尺寸进行精确测量，确 保其符合设计要求。
通过显微镜观察表面粗糙度、划痕、烧伤 等表面质量指标，评估磨削质量。
硬度检测
综合评估
对钛合金细长轴进行硬度检测，确保其满 足使用要求。
案例二
总结词
优化磨削工艺参数是提高加工效率的有效途径。
详细描述
在某机械制造企业中，为了提高钛合金细长轴的加工效率，对磨削工艺参数进行了优化。通过试验和 对比，确定了最佳的砂轮转速、进给速度等工艺参数，并进行了实施。经过优化后，加工效率得到了 显著提高，同时保证了加工质量。
案例三
总结词
选择合适的磨削工具对提高加工质量至 关重要。
高精度钛合金细长轴磨削策 略
汇报人： 2023-12-16
目录
• 引言 • 钛合金细长轴的材料特性 • 磨削工艺参数的选择与优化 • 磨削工具的选择与优化 • 磨削过程中的质量控制 • 案例分析与实践经验分享
01
引言
钛合金细长轴的应用背景
钛合金材料特性
钛合金具有轻质、高强度、耐腐 蚀等特性，广泛应用于航空航天 、医疗器械、化工等领域。
热导率低
钛合金的热导率较低，不利于热量 的快速传导，因此在进行磨削加工 时需要控制温度。
钛合金的机械性能
强度高
钛合金具有较高的强度，能够承受较大的载荷， 因此适合制造一些高承载的零部件。
韧性好
钛合金具有较好的韧性，可以吸收冲击能量，避 免材料脆断。
耐磨性好
钛合金在摩擦磨损条件下具有良好的耐磨性，能 够抵抗摩擦腐蚀。
高精度细长轴的特殊磨削方法
高精度细长轴的特殊磨削方法细长轴通常指长度与直径之比大于12的工件。
其加工难度较大，主要是其加工刚性很差，磨削时，因磨削力和工件自重的作用，易在横向产生弯曲变形，磨出的工件呈现腰鼓形；磨削时易振动出现纵向振痕；此外，中心孔稍有偏差，工件就会产生椭圆形，两顶尖连线与纵向行程稍不平行就会产生锥形等。
传统的方法是使用中心架，但调整很不方便，现行的仿形法和成形法对单件、小批生产又不经济。
本文介绍凹形砂轮磨削法和赶刀磨削及多刃磨削法以解决上述的问题。
1 凹形砂轮磨削法图1所示为一精密细长轴，磨削时将砂轮修整成凹形并用特殊的小弹性顶尖，见图2，这样，可减少砂轮与工件的接触面积，又因砂轮整体宽度不变，可减少细长轴在旋转中产生的自激振动。
图1 工件图2 特殊顶尖∙ 砂轮的选择 见表1 ∙ 切削用量的选择 见表2 2 赶刀磨削和多刃磨削法将砂轮修成阶梯状，因精度较高，一般分2～3级；又因要求表面粗糙度值较低，阶梯深度一般取最小深度为0.01～0.02mm ，且最后一个阶梯应宽一些，见图3。
总之，因多刃磨削，可增大磨削量，提高生产率，又因相对减少了砂轮宽度，从而减少了磨削压力，保证了工件质量。
砂轮的选择与切削用量的选择同表1、3。
3 注意事项为了更好地利用上述两种方法，磨削精度要求较高的细长轴还需注意下述事项：1. 不宜使用单爪拨盘 因为单爪拨盘在传动中传动力与切削力方向有时相同，有时相反，易造成工件圆柱度超差，故可采用双爪拨盘平衡传动力，以消除该项误差。
2. 横向进给量 工作台每往复一次的横向进给应小于或接近于砂轮最小阶梯宽，必须指出，磨削用量与零件材料和砂轮材料有关，在确定磨削用量时要加以考虑。
3. 转速 转速应选择低一些，这是为了减少细长轴旋转而产生的振动。
此外，工作台纵向速度较大，可将一部分切削力转化为轴向力，从而减小径向力。
4. 消除工件残余应力 精磨前要经过校直和消除应力处理，减少工件弯曲应力。
5. 工件磨好后要吊直 为了保证细长轴的加工精度，工件一定要垂吊，否则会因为工件本身的自重而使其产生弯曲。
车削细长轴方法简介
一、细长轴的定义：当工件长度跟直径直比大于20～25倍（L/d>20～25）时，称为细长轴。
二、由于细长轴本身刚性差（L/d值愈大，刚性愈差），在车削过程中会出现以下问题：1、工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响其圆柱度和表面粗糙度。
2、在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，；车削就很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡住。
因此，车细长轴是一种难度较大的加工工艺。
虽然车细长轴的难度较大，但它也有一定的规律性，主要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择车刀几何形状等三个关键技术，问题就迎刃而解了。
三、使用中心架支承车细长轴在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。
一般车削细长轴使用中心架的方法有：1、中心架直接支承在工件中间当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间，这样支承，L/d值减少了一半，细长轴车削时的刚性可增加好几倍。
在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，表面粗糙度及圆柱度误差要小，否则会影响工件的精度。
车削时，中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油。
为了使支承爪与工件保持良好的接触，也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。
2、用过渡套筒支承车细长轴用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难的。
为了解决这个问题，可加用过渡套筒的处表面接触，见图（9?2）。
过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合，即可车削。
四、使用跟刀架支承车细长轴跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，跟刀架可以跟随车刀移动，抵消径向切削时可以增加工件的刚度，减少变形。
从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。
从跟刀架的设计原理来看，只需两只支承爪就可以了（图9--4），因车刀给工件的切削抗力F`r，使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。
但是实际使用时，工件本身有一个向下重力，以及工件不可避免的弯曲，因此，当车削时，工件往往因离心力瞬时离开支承爪、接触支承爪而产生振动。
细长轴磨削加工工艺与技术分析
细长轴磨削加工工艺与技术分析作者：彭冬梅来源：《速读·上旬》2019年第07期在普通外圆磨床上超精磨削细长轴一直是老大难问题，特别是，当工件的长径比超过30（L/D>30）时，尤为困难。
美国中小型机械修造公司（厂）的长期实践表明，只要检修、调整好普通外圆磨床，合理地选择砂轮、磨削用量和工艺过程，就能满足细长轴的技术要求。
1磨削前的几项准备工作1.1校直细长轴校直方法有热校和冷校两种方法，热校比冷校理想。
校直后的彎曲度应控制在工件每1000mm长度，其弯曲度在0.15mm以内。
1.2中心孔中心孔是细长轴的基准、细长轴经过热处理后，中心孔将会产生变形，应对中心孔进行研磨，使其60°锥孔和圆度达到标准要求。
1.3检修机床保证检修后的外圆磨床各项精度达到出厂时指标。
1.4调整机床主要是调整头架与尾架间的中心距离。
将工件顶在两顶尖间，用手旋转工件。
感觉不松不紧为好，如果尾座顶尖是弹簧式的，可使弹簧顶尖压缩0.5～2mm，再顶住工件中心孔。
1.5检查工件两顶尖顶住工件，先用百分表对细长轴的全长作径向跳动检查，特别是对中间弯曲度最大的地方，观察其跳动量方向是否一致。
然后再用千分尺检查工件的磨削余量和各项尺寸。
细长轴的磨削余量取较小值为宜。
2砂轮及磨削用量的选择2.1砂轮的选择根据细长轴材料的不同，选择不同磨料、硬度、粒度的砂轮，这是很重要的。
磨细长轴的砂轮硬度应稍软，粒度应稍粗。
砂轮的形状中间呈凹形，因为中凹形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自激振动。
2.2切削用量的选择数控机床加工中的切削量，是表示机床主运动和进给运动大小的重要参数，主要包括切削深度、主轴转速和进给速度。
在加工程序的编制工作中，应把各种加工用量编入工序单内。
零件的加工方法不同，切削用量的选择也会有区别，粗加工时一般以提高生产效率为主，但也要考虑经济性和加工成本。
半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
细长轴的磨削加工
关检测系统等。这些检测方法都存在其各 自的优 势，但同时也都存在着各 自的不足。 激光测试方法的优点在于车辆与检测系统之
间为非接触关系 ，设备可靠性高，受外界干扰小。 缺点是设备成本高，且空间位置布局 困难。尽管
激光发射 系统还 可以用光学 的分光系统所替代 ，
即在发射系统 中放置一定频率的点光源，经分光 后 ，形成符合要求的光束 ，但 由于光束的发散性 ， 它们相互干涉 ，很难实现与接收装置的一一对应
的磨 削加 工 的 方 法和 技 巧 。
【 关键词】细 轴； 加 磨 ； 轮 长 磨削 工； 粒 砂
中图分类 号 ：Ｔ ５ ０６ Ｇ ８ ． 文献 标识 码 ：Ｃ
我校的实习工厂有车床 ４ 台，因此细长轴和 ２ 丝杠在厂的磨削生产 中占有很大 比例。因为细长 轴的磨削加工是很典型的 ，见图 １ 、图 ２ 。 磨削是细长轴生产的最后一道工 序，其加工
图２
・
１５ ２０ ４ ・ Ｏ８年 １ ０月
农 业 与 技 术
要 选择合 适 的砂轮硬 度及粒 度 。若砂 轮太硬 、
砂轮修整时，必需在砂 轮右方进刀 ，这样可 以使
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。因此使用太硬的砂轮时 ，要经常 修磨 ，这样影响工作效率；砂轮太软 ，则磨粒在 未变钝前 即已脱落，砂轮很快地变小 ，失去其原 有的形状，也需要经常修磨 ，同样影响工效。磨 削细长轴所用砂轮硬度宜采用 中等硬度即 “ Ｙ Ｚ” （ 棕刚玉） 。粒度应根据工件情况来确定 ，若工件 表面粗糙 度、尺寸精度要求高 ，则采用细磨粒的 砂轮。工件及砂轮尺寸愈大、则磨粒应 愈粗 ，一
高精度、低粗糙度细长轴磨削工艺的探讨
高精度、低粗糙度细长轴磨削工艺的探讨作者：张振离来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2014年第10期张振离（河南工业大学工程训练中心）摘要：本文介绍一种在普通外圆磨床上高效磨削高精度，低粗糙度细长轴的工艺，这种工艺非常适用于长径比大于20 的细长轴磨削。
关键词：磨削细长轴高效高精度一般情况下，在普通外圆磨床上加工出的工件其精度等级为7 级，Ra 的最大允许值为0.8μm，但是有时中小企业也需要加工一些精度更高的工件，又面临着没有精密设备的现状。
为此，探讨用普通外圆磨床加工出高精度，低粗糙度的工件方法。
细长轴零件刚性差，在加工中极容易变形, 使零件的误差增大, 不易保证零件的加工质量；中心孔只要有一点异常，工件就会发生变形，两顶尖连线与纵向行程稍不平行就会产生锥形等。
1 加工过程中袁细长轴的主要质量缺陷1.1 工件表面产生多角形波纹和螺旋形波纹导致工件表面出现螺旋形波纹的原因有很多，比如砂轮工作表面凸凹不平；磨削深度太大，纵向进给量太大；机床刚性影响；砂轮主轴有轴向窜动等。
另外造成这种现象的原因还有工作台导轨润滑油压过大，致使工作台纵向移动产生漂浮和摆动导致的。
1.2 工件圆柱度超差造成工件的圆柱度超差的原因主要有工件受热变形、伸长，磨削中顶尖顶得过紧、磨削用量过大，磨削后产生的各种变形，比如鞍形、锥度、鼓形、弯曲等。
1.3 工件圆度超差造成工件圆度超差的原因主要有工件顶得太紧或太松；工件中心孔内有污垢或已磨损，其形状不正确；砂轮主轴或头架主轴的径向跳动过大等。
因此,磨削细长轴的关键是解决加工工件的弯曲变形问题。
主要抓住中心架和跟刀架的使用方法、解决工件热变形伸长以及合理选择刀具几何形状等三个关键技术。
2 控制细长轴磨削质量的措施经过长时间的研究，对细长轴磨削质量采取了以下几种有效的控制措施。
2.1 磨削前准备工作①校直：校直后的工件弯曲度应控制在0.15／1000mm以内。
热校和冷校是细长轴校直方法的两种方法，其中热校比冷校效果好。
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高精度细长轴的特殊磨削方法
细长轴通常指长度与直径之比大于12的工件。
其加工难度较大，主要是其加工刚性很差，磨削时，因磨削力和工件自重的作用，易在横向产生弯曲变形，磨出的工件呈现腰鼓形；磨削时易振动出现纵向振痕；此外，中心孔稍有偏差，工件就会产生椭圆形，两顶尖连线与纵向行程稍不平行就会产生锥形等。
传统的方法是使用中心架，但调整很不方便，现行的仿形法和成形法对单件、小批生产又不经济。
本文介绍凹形砂轮磨削法和赶刀磨削及多刃磨削法以解决上述的问题。
1 凹形砂轮磨削法
图1所示为一精密细长轴，磨削时将砂轮修整成凹形并用特殊的小弹性顶尖，见图2，这样，可减少砂轮与工件的接触面积，又因砂轮整体宽度不变，可减少细长轴在旋转中产生的自激振动。
图1 工件
图2 特殊顶尖
∙ 砂轮的选择 见表1 ∙ 切削用量的选择 见表2 2 赶刀磨削和多刃磨削法
将砂轮修成阶梯状，因精度较高，一般分2～3级；又因要求表面粗糙度值较低，阶梯深度一般取最小深度为0.01～0.02mm ，且最后一个阶梯应宽一些，见图3。
总之，因多刃磨削，可增大磨削量，提高生产率，又因相对减少了砂轮宽度，从而减少了磨削压力，保证了工件质量。
砂轮的选择与切削用量的选择同表1、3。
3 注意事项
为了更好地利用上述两种方法，磨削精度要求较高的细长轴还需注意下述事项：
1. 不宜使用单爪拨盘 因为单爪拨盘在传动中传动力与切削力方向有时相同，有
时相反，易造成工件圆柱度超差，故可采用双爪拨盘平衡传动力，以消除该项误差。
2. 横向进给量 工作台每往复一次的横向进给应小于或接近于砂轮最小阶梯宽，
必须指出，磨削用量与零件材料和砂轮材料有关，在确定磨削用量时要加以考虑。
3. 转速 转速应选择低一些，这是为了减少细长轴旋转而产生的振动。
此外，工
作台纵向速度较大，可将一部分切削力转化为轴向力，从而减小径向力。
4. 消除工件残余应力 精磨前要经过校直和消除应力处理，减少工件弯曲应力。
5. 工件磨好后要吊直 为了保证细长轴的加工精度，工件一定要垂吊，否则会因
为工件本身的自重而使其产生弯曲。
另外，工件装夹在两顶尖上的时间不能过长，特别是磨削将要结束时工件余量已经很少，易因工件弯曲而报废。
6. 冷却液 为了减少细长轴磨削时的热变形，工件应得到充分冷却，但水流不能
太急，应加大喷嘴出水流量。
7. 尺寸控制 精磨工件在只剩0.02～0.03mm 余量时，不要急于求成，要对工件
质量状况全面分析之后，再继续终磨至尺寸。
46#～70#
2B/3
B
图3 阶梯状砂轮。