训练磨高精度主轴：超精密磨削技巧及注意事项

一、工艺准备

1.分析图样

图1-17所示为高精度主轴，材料为38CrMoAlA，热处理渗氮深度为0.3mm，硬度900HV。

图1-17 高精度主轴

主轴的φ65h7为主轴轴承颈，其圆度和圆柱度公差为0.002mm，表面粗糙度值为Ra0.025μm。1∶5圆锥的表面粗糙度值为Ra0.4μm，1∶5圆锥对φ65h7轴线的斜向圆跳动公差为0.003mm。圆锥用涂色法检验，要求接触面积大于80%。台阶面的表面粗糙度值为Ra0.4μm，台阶面对φ65h7的中心的垂直度公差为0.005mm。

2.磨削工艺

高精度主轴的磨削工艺分析见表1-9。工件毛坯为锻件，经热处理调质后，由车削完成各表面的粗加工。主要表面φ65h7经粗磨、半精磨、精磨、精密磨削、超精密磨削加工，逐步提高加工精度。超精密磨削的余量为0.005mm，并分多次加以切除。磨削时，砂轮与工件间保持一定的磨削压力，实际背吃刀量小于名义背吃刀量，要经长时间的光磨，才能磨至所需尺寸。超精密磨削用量选择：v_s=17.5m/s，v_w=16m/min，v_f=60～200mm/min，a_p≤0.001mm。

3.工件的定位夹紧

工件用两顶尖装夹。超精密磨削时，中心孔用涂色法检验与顶尖接触面积大于90%。为减少顶尖工作面的磨损对加工精度的影响，应采用硬质合金顶尖。工件装夹在两顶尖之间，顶紧力要适当。

表1-9 高精度主轴的磨削工艺分析表

4.选择砂轮

粗磨砂轮特性：AF60K。

精磨砂轮特性：WAF80K。

精密磨砂轮特性：WAF100L。

超精密磨砂轮特性：WAF230K。

5.选择设备

粗磨、半精磨用M1320E外圆磨床和MA1420万能外圆磨床。精密磨φ65h7外圆则使用一台精度较高的万能外圆磨床MA1420。超精密磨削使用MGA1432A型高精度万能外圆磨床。

二、工件磨削步骤及注意事项

1）研磨中心孔。

2）粗磨φ65h7、φ65⁰_-0.2mm、φ50mm，留余量0.08～0.1mm。各外圆径向圆跳动误差在0.01mm内。

3）粗磨1∶5圆锥，留余量0.08～0.10mm，涂色法检验接触面积为70%。

4）磁性探伤，检查零件的磨削裂纹。合格零件继续加工。

5）热处理渗氮。(www.xing528.com)

6）研磨中心孔。中心孔用顶尖涂色法检查，接触面积大于95%。

7）半精磨φ65h7、φ50mm，留余量0.03～0.04mm。磨台阶面。磨φ65⁰_-0.20mm至尺寸。磨螺纹大径至φ36^-0.15_-0.20mm。

8）在S7332型螺纹磨床上用单线法磨螺纹M36×3-6g、M36×3-6g-LH至尺寸。

9）精磨φ50mm、1∶5圆锥至尺寸。

10）精密磨φ65h7，留余量0.004～0.005mm。

11）超精密磨φ65h7，留余量0.002mm。

12）超精密磨φ65h7至尺寸。

超精密磨削注意事项：

1）超精密磨削工作地恒温基数为20℃，恒温精度为±1℃。按季节调温的方法，夏季可取恒温基数为23℃。冬季、春秋季恒温基数分别为17℃、20℃。工作地远离振源。

2）加工前高精度磨床空运转，使机床达到热平衡。方法是：开动机床，使机床工作台全速运行15～20min，并将液压缸及管道内的空气排出。起动砂轮主油润滑系统按钮，待电接触点压力表显示压力为0.6～0.9MPa时，再起动砂轮主轴电动机按钮。若此时砂轮主轴电动机不能起动，则主轴轴承的静压液路有故障，待排除故障后再重新操作。

3）检查工作台低速运动的平稳性，并使之无爬行现象出现。

4）用与零件尺寸相当的试件或选择一工件作试磨，调整工作台，找正使圆柱度误差在0.001mm内。试磨在修整砂轮后进行。

5）修整砂轮用金刚钻的尖角为70°～80°，且要锐利。修整工作台速度v=10mm/min，最后光修整一次。修整后用毛刷清理砂轮表面，并用切削液冲洗砂轮碎粒。磨损的金刚钻要及时作修研再使用。

6）会正确使用磨削指示仪对刀。掌握所操作机床磨削指示仪φ表的当量值，使砂轮和工件间保持一定的磨削压力。吃刀量不要太大，以防止工件表面产生螺旋形痕迹和表面烧伤。

7）注意及时更换切削液，切削液配溶应合适。

8）当工件表面出现振动痕迹时，分析是强迫振动，还是自激振动。要找出振源，并加以消除。

9）因为精密磨削是超精密磨削的基础。在精密磨削时也要注意过滤切削液；同时使用WAF100L，而不能用WAF60K砂轮，以防止产生工件表面划痕，影响工件表面粗糙度。

10）超精磨时，注意切削液的过滤，以及切削液过滤装置的调整，以防工件表面产生划痕。

11）当磨削指示仪指针始终有摆动时，表示工件有径向圆跳动误差，需调整机床消除故障。

三、精度检验及误差分析

主轴的表面粗糙度用电动轮廓仪测量。表面质量还包括波纹度误差、表面划痕、烧伤及磨削裂纹，通常可用肉眼鉴别。

精度检验的内容是圆度、圆柱度和径向圆跳动。精度检验可在圆跳动检查仪上用扭簧比较仪测量。

影响加工精度的主要因素是中心孔的定位误差。尤其是应消除中心孔的磨损变形误差。操作时注意保持中心孔的精度。工件的多次装夹对径向圆跳动误差也有影响。在终磨φ65h7圆柱面后，复测1∶5圆锥面的径向圆跳动值，若径向圆跳动超差，可再磨1∶5圆锥面修复。故通常将圆锥面磨至尺寸的上限，以便修复精度。