如何采用平面磨床加工同轴精细杆？答案在这里

在机械制造过程中，对于精度要求高、直径小，且具有同轴度要求的精细杆，会采用外圆磨床进行磨削加工。随着产品精度要求的不断提高，对于工具工装的精度要求也越来越高，特别是在一些专用量规的生产加工中，时常遇到如图1所示的有同轴度技术要求的精细杆加工任务，虽然它们只是所加工整套量规中的一个小组成件，但离开它们整套量规就无法使用，例如专用量规中的测量杆、定位杆等。

精细杆加工难点分析在外圆磨床上加工制造同轴杆，其定位方式有两种，一种是对于直径较大的同轴杆，在车工工序粗加工时，在同轴杆两端加工出中心孔，进行热处理后，外圆磨工序对中心孔进行研磨修整，以后就作为外圆磨削的定位基准；另一种是对于小直径的同轴杆，在车工工序粗加工时，在同轴杆较粗的一端加工出中心孔，另一端车尖加工，进行热处理后，外圆磨工序对一端中心孔进行研磨修整，对车尖的另一端进行磨削加工，通过调整磨床的角度，加工出小直径端60°外锥顶尖，来作为磨削外圆时的定位基准。

直径越小，加工出的60°外锥顶尖的面积就越小，而用来固定60°外锥顶尖的内锥顶尖（又称凹顶尖）就成为了同轴精细杆加工中能否精确、稳定定位的关键。在同轴度精细杆的磨削过程中，内锥顶尖定位中心至内锥顶尖径向端面距离必须＜被加工同轴精细杆的半径，否则加工中砂轮外圆面将磨削到内锥顶尖的径向端面上，从而破坏了内锥顶尖的定位作用，这样就造成了直径越小的同轴度精细杆，所使用的内锥顶尖孔越小，加工越困难，以至于同轴精细杆无法加工或精度无法保证。

图1精细杆解决措施以图1所示专用量规的测量杆为加工对象，在外圆磨床以外领域并依托现有设备、工具，寻找加工制造方法。经多次试验，最终以JL-618等小型精密平面磨床设备为主，配以精密分度头、塞尺等辅助工具，加工出合格的高精度同轴精细杆，取得了很好的效果。

磨削准备（1）机床及辅具的准备由于该零件位置及尺寸精度要求高，因此要求磨床主轴旋转精度在0.0012mm以内，所用精密分度头具有调心功能及精密回转精度。另外，为了保证磨削过程中，工装中心轴线与砂轮旋转轴心平行，应准备磁力表架、百分表，为了保证所加工工装的圆柱度要求，方便加工过程中对工装圆柱度的调整，同时应准备150A170.02-1mm塞尺一副。（2）工件准备针对零件的使用性能及加工要求，零件材质选用高速钢、碳素工具钢T10A和合金工具钢CrWMn等。先进行车削加工，顶部φ4mm部分完成并加工出中心孔，外圆φ0.7－0－0.005mm及φ0.372－0－0.006mm部分留0.5～0.6mm磨削加工余量，之后进行淬火处理（要防止热处理变形）；淬火后，在外圆磨床上自定心卡盘夹持φ4mm部分，在φ0.372mm部分磨出外锥顶尖，然后夹持将φ4mm部分光亮无锥度，φ0.7mm、φ0.372mm部分留精加工余量0.3mm。（3）砂轮准备为达到工件尺寸、形位精度及表面粗糙度要求，砂轮宜选用中软、细粒度的规格，如选用38A100砂轮。为了确保加工质量，要用金刚笔对砂轮进行仔细修正。具体加工方案1）如图2所示，用精密分度头夹持工件外圆φ4mm部分，为了减少找正误差，以远端φ0.372mm外圆部分对表，旋转分度头主轴，通过调整分度头上同心定位螺钉，对φ0.372mm外圆跳动量进行调整，最终将其轴线跳动量控制在0.002mm以内。

图2工件的夹持与找正2）如图3所示，将精密分度头放在平面磨床磁力工作台上，百分表架吸附在平面磨床的砂轮防护罩上，将百分表触头与精磨分度头底座右侧面接触并对零，摇动平面磨床纵向手柄，通过调整精密分度头位置，使精密分度头轴心线与平面磨床纵向移动方向平行，从而保证精密分度头轴心线、工件轴心线与砂轮轴心线相互平行，后将分度头吸附在工作台上。

图3精确调整工件位置

3）移动平面磨床工作台横向位置，通过观察，使工件轴心线尽量位于砂轮轴心线所在的铅锤平面内，并稍微偏向砂轮旋出方向，然后将工作台X方向锁死，摇动平面磨床纵向手柄，使砂轮外端面接近φ4mm外圆端面并将Y轴方向数显数值归零。4）旋转精密分度头手柄，使工件匀速旋转（转速70～80r/min），起动砂轮，使砂轮切削速度保持在35m/s，摇动平面磨床Z轴方向手柄，使砂轮开始吃刀，以砂轮和工件间的磨削声响和火花来观察吃刀情况，控制每次磨削深度在0.001～0.002mm。5）由于该零件不能采用顶尖装夹，因此加工期间要不断辅以测量，以控制精细杆前后两端的尺寸差，即圆柱度。在机械加工中，一般情况下，由于磨削力的作用，远端会出现让刀现象，致使工件出现尺寸内小外大的锥度，但该件直径很细而吃刀深度很小，磨削时受砂轮旋转产生的吸附力影响，工件远端反而会出现吃刀深度大的相反情况，所以加工时要根据细杆两端的尺寸差a，利用在精密分度头下垫塞尺的方法予以调整（见图4），待无锥度后，将尺寸磨削至图样要求。图4在精密分度头下垫塞尺操作时的注意事项1）工件的旋转方向要和砂轮的旋转方向同向。2）开始加工前或每次测量后继续加工时，工件都要在砂轮开始旋转前旋转。每一次加工完成后，工件都要在砂轮停止旋转后停止旋转。3）每次对工件进行测量时，要等砂轮完全停止旋转后方能从Y轴方向退刀。4）测量时要轻、稳，减少量具的摆动，以防折弯或折断工件。测量时应对工件前后两端同时测量，以查看尺寸差a情况。5）垫塞尺的厚度依据细杆前后两端的尺寸差计算，即x＝la/（2×12），其中12为磨削长