淺談細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)削加工

細(xì)長(zhǎng)軸在整個(gè)加工過(guò)程中，不僅要求操作者的技術(shù)水平高，還要求操作者細(xì)心。細(xì)長(zhǎng)軸因?yàn)槠渥陨碇亓ο麓?，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)受離心力、車(chē)削時(shí)受切削力的作用，都極易彎曲變形。彎曲越大，車(chē)削時(shí)振動(dòng)越大，表面質(zhì)量精度也越難以保證。

細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削時(shí)熱變形大、熱擴(kuò)散性差、線膨脹大，當(dāng)工件兩端頂緊時(shí)易產(chǎn)生彎曲變形。

如某一加工環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，就容易產(chǎn)生問(wèn)題，如徑向跳動(dòng)、彎曲，以及表面產(chǎn)生竹節(jié)、波紋、錐度等。因此，在車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，對(duì)刀具的幾何參數(shù)、切削用量、加工方法等都提出了較嚴(yán)格的要求。

一、中心架或跟刀架支承加工

1.使用中心架支承細(xì)長(zhǎng)軸

使用中心架直接支承在工件中間。當(dāng)工件可以分段車(chē)削時(shí)，中心架支承在工件中間，這樣支承使L／d值減少了一半，細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削時(shí)的剛性可增加好幾倍。在工件裝上中心架之前，必須在毛坯中部車(chē)出一段支承中心架支承爪的溝槽，表面粗糙度及圓柱度誤差要小，否則會(huì)影響工件的加工精度。

2.用過(guò)渡套筒支承細(xì)長(zhǎng)軸

用上述方法車(chē)削支承中心架的溝槽是比較困難的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可加用過(guò)渡套筒，增加表面接觸。過(guò)渡套筒的兩端各裝有四個(gè)螺釘，用這些螺釘夾住毛坯工件，并調(diào)整套筒外圓的軸線與主軸旋轉(zhuǎn)軸線相重合，即可車(chē)削。

3.使用跟刀架支承細(xì)長(zhǎng)軸

跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個(gè)支承爪，跟刀架可以跟隨車(chē)刀移動(dòng)，抵消徑向切削力，還可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細(xì)長(zhǎng)軸的形狀精度和減小表面粗糙度。從跟刀架的設(shè)計(jì)原理來(lái)看，只需兩只支承爪，因?yàn)檐?chē)刀對(duì)工件的切削力，使工件貼在跟刀架的兩個(gè)支承爪上。

二、減少工件的熱變形伸長(zhǎng)

1.使用彈性回轉(zhuǎn)頂尖

用彈性回轉(zhuǎn)頂尖加工細(xì)長(zhǎng)軸，可有較地補(bǔ)償工件的熱變形伸長(zhǎng)，工件不易彎曲，車(chē)削可順利進(jìn)行。

2.加注充分的切削液

車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，不論是低速切削還是高速切削，為了減少工件的溫升而引起熱變形，必須加注切削液充分冷卻。使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用壽命和工件的加工質(zhì)量。

3.合理選擇車(chē)刀幾何形狀

刀具保持銳利。以減少車(chē)刀與工件的摩擦發(fā)熱。刀具切削刃幾何參數(shù)要合理選擇。前角r0對(duì)振動(dòng)的影響：隨著前角的增大，振動(dòng)隨之下降，但在切前速度較高的范圍內(nèi)，前角對(duì)振動(dòng)的影響將減弱。由于加工細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削速度一般不會(huì)太高，故此在粗加工中取r0=20°，精車(chē)時(shí)取r0=25°。主偏角Kr對(duì)振動(dòng)的影響：當(dāng)切削深度和進(jìn)給量不變時(shí)，隨著主偏角的增大，振幅將逐漸減小，這是因?yàn)閺较蚯邢髁p小了，同時(shí)實(shí)際切削寬度aw將減小。在粗車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)取Kr=75～80°，精車(chē)時(shí)取Kr=85～90°的刀具進(jìn)行切削，可避免或減小振動(dòng)。后角a0對(duì)振動(dòng)的影響：一般來(lái)說(shuō)，后角對(duì)切削穩(wěn)定性無(wú)多大影響，但當(dāng)后角減小到2～3°時(shí)，使振動(dòng)有明顯的減弱，在生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)，后刀面有一定程度的磨損后，會(huì)有顯著的減振作用。刀尖圓弧半徑rs對(duì)振動(dòng)的影響：刀尖圓弧半徑rs增大時(shí)，徑向分量力隨之增大，為避免自振rs越小越好。但隨rs的減小，將會(huì)使刀具壽命降低，同時(shí)也不利于表面粗糙度的改善。故加工時(shí)，斷屑槽寬度取1.5～3mm，刀尖圓弧r=0.5mm。

三、合理選擇切削用量

1.切削深度

在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大，引起細(xì)長(zhǎng)軸的受力、受熱變形也增大。因此在車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，應(yīng)盡量減少切削深度。

2.進(jìn)給量

進(jìn)給量增大會(huì)使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此細(xì)長(zhǎng)軸的受力變形系數(shù)有所下降。如果從提高切削效率的角度來(lái)看，增大進(jìn)給量比增大切削深度有利。

3.切削速度

隨著切削速度的增大，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小，細(xì)長(zhǎng)軸的受力變形減小。但切削速度過(guò)高容易使細(xì)長(zhǎng)軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲，破壞切削過(guò)程的平穩(wěn)性，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍。對(duì)長(zhǎng)徑比較大的工件，切削速度要適當(dāng)降低。

細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)由于其剛性差，車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的受力、受熱變形較大，很難保證細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量要求。通過(guò)采用合適的裝夾方式和先進(jìn)的加工方法，選擇合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保證細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量要求。

（作者單位：煙臺(tái)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院）