動(dòng)力輸出軸—細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削工藝及工裝優(yōu)化

【摘 要】針對(duì)動(dòng)力輸出軸的自身特點(diǎn)，通過(guò)分析探索，設(shè)計(jì)出尾座拉緊裝置及跟刀滾壓裝置，總結(jié)出了合理的加工工藝方法，解決了該零件及其類(lèi)似零件的加工難題。

【關(guān)鍵詞】細(xì)長(zhǎng)軸；切削力；切削熱；振動(dòng)；彎曲變形；輔助支撐；裝夾方式

1、細(xì)長(zhǎng)軸難于加工的特點(diǎn)

在機(jī)械加工過(guò)程中，有一部分軸類(lèi)零件的長(zhǎng)徑比大于25，這種軸稱之為細(xì)長(zhǎng)軸。細(xì)長(zhǎng)軸難于加工，主要是由于本身剛性差。細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削過(guò)程中相對(duì)工件來(lái)說(shuō)機(jī)床夾緊裝置和車(chē)刀的剛性較好，所以變形與振動(dòng)等都集中在細(xì)長(zhǎng)軸上，從而引起很多問(wèn)題，如：1、在車(chē)削時(shí)受切削力和重力的作用而產(chǎn)生彎曲變形和振動(dòng)，從而影響加工精度和表面質(zhì)量。2、在切削熱的作用下，軸件產(chǎn)生熱膨脹，零件變長(zhǎng)，細(xì)長(zhǎng)軸多采用一夾一頂或兩頂?shù)难b夾方法加工，這使工件受擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。當(dāng)軸以高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸彎曲所引起的離心力會(huì)加劇軸的變形和振動(dòng)。

2、動(dòng)力輸出軸（圖1）原生產(chǎn)狀況

如圖1所示的動(dòng)力輸出軸材料為19CN5合金結(jié)構(gòu)鋼，外徑有9中變化，長(zhǎng)徑比L/d達(dá)60倍，形成了剛度差的明顯特點(diǎn)。該工件中間有多個(gè)臺(tái)階，使用跟刀架很不方便，使用中心架或分段車(chē)削，會(huì)造成加工誤差大。試制時(shí)頂尖、中心架、跟刀架試了多種方法，結(jié)果跳動(dòng)量最大的達(dá)2mm，一般工件跳動(dòng)量在1.2mm左右。

3、對(duì)動(dòng)力輸出軸的車(chē)加工工藝的分析

3.1兩次裝夾打中心孔使加工誤差增大：第一次裝夾是用加長(zhǎng)爪夾住工件中間段，打中心孔，工件本身是毛坯存在重心偏離旋轉(zhuǎn)中心，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)調(diào)頭采用同樣的方法打中心孔時(shí)，工件變形量更大。

3.2輔助支撐方式不利于細(xì)長(zhǎng)軸加工：采用兩頂及跟刀架、中心架輔助支撐，雖然能增加工件的剛度，基本消除徑向切削力對(duì)工件的影響，但不能解決軸向切削力把工件壓彎的問(wèn)題。另外該細(xì)長(zhǎng)軸臺(tái)階多，這也增加了使用跟刀架和中心架的調(diào)整頻次和難度。

4、離合器動(dòng)力輸出軸加工工藝優(yōu)化

4.1毛坯校直處理

毛坯必須校直在2mm以內(nèi)，如果正火或調(diào)質(zhì)處理后的毛坯彎曲程度大，經(jīng)校直后必須進(jìn)行時(shí)效處理以消除內(nèi)應(yīng)力。

4.2夾輔具的設(shè)計(jì)制作

4.2.1設(shè)計(jì)制作尾座拉緊裝置（見(jiàn)圖2）尾座拉緊裝置將尾座的裝夾方式由頂緊改為拉緊。在車(chē)削過(guò)程中，細(xì)長(zhǎng)軸始終受到軸向拉力作用，解決了軸向切削力把細(xì)長(zhǎng)軸壓彎的問(wèn)題，減小了細(xì)長(zhǎng)軸由于徑向切削力引起的彎曲變形程度，補(bǔ)償了因切削熱而產(chǎn)生的軸向伸長(zhǎng)量，提高了細(xì)長(zhǎng)軸的剛性和加工精度。夾具結(jié)構(gòu)是一根加長(zhǎng)無(wú)錐孔尾座套筒，在其左端安裝拉緊裝置即可。心軸4通過(guò)一組滾動(dòng)軸承裝進(jìn)尾座內(nèi)，使心軸4可隨工件轉(zhuǎn)動(dòng)。壓緊螺栓10、擋圈12將一組滾動(dòng)軸承與件4連接，前端通過(guò)圓螺母5壓緊推力軸承6、墊圈7并固定至尾座9上。圓螺母5與心軸4之間有間隙。當(dāng)工件伸進(jìn)件2彈性?shī)A緊套內(nèi)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)壓緊螺母3，推動(dòng)件2往右移動(dòng)，件2與件4是錐度配合，從而使件2的開(kāi)口變小達(dá)到拉緊工件的目的。

4.2.3設(shè)計(jì)制作跟刀滾壓器（圖3）拉緊力在一定程度上減小了變形，但離心力造成切削力瞬時(shí)變化從而產(chǎn)生振動(dòng)，造成加工誤差。因此設(shè)計(jì)了跟刀滾壓器。它是利用三爪卡盤(pán)原有的三個(gè)等度分配且能同步進(jìn)給的條件，配置上具有伸縮性的壓縮彈簧，可調(diào)力，并能用定扭矩扳手檢測(cè)出壓力大小，通過(guò)支承架固定在大滑板上的裝置。該裝置調(diào)整時(shí)只需用卡盤(pán)鑰匙轉(zhuǎn)動(dòng)卡盤(pán)孔帶動(dòng)固定在三個(gè)爪子上的彈簧套筒滾壓輪向中心或向外移動(dòng)。調(diào)壓螺桿4與件12彈簧套之間是螺紋連接，件6叉桿一端連接滾輪一端穿過(guò)件4用14螺帽鎖緊，通過(guò)調(diào)整件14與件4可以調(diào)節(jié)彈簧的壓力并微調(diào)滾輪的位置。該裝置調(diào)整方便，自動(dòng)對(duì)中。車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，當(dāng)某個(gè)滾輪受到滾壓力大于或等于切削力時(shí)，滾輪通過(guò)叉桿從而壓縮彈簧，使彈簧通過(guò)叉桿滾輪給工件一個(gè)反作用力，從而使工件產(chǎn)生彎曲變形的力為零，以起到緩沖、吸振、增強(qiáng)工件抵抗切削力的作用。

4.3裝夾方式及加工工藝的改進(jìn)

尾座拉緊裝置及跟刀滾壓器設(shè)計(jì)后，車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)工藝改為一夾一拉加工。先用三爪夾住工件中部，用頂尖直接頂住端面，車(chē)出工序基準(zhǔn)，調(diào)頭夾住中部已加工面車(chē)出另一端的工序基準(zhǔn)。最后采用墊鋼絲圈夾緊一端工序基準(zhǔn)，減少卡爪與工件軸向接觸面，消除過(guò)定位，避免夾緊工件時(shí)產(chǎn)生彎曲變形；尾座拉緊裝置拉緊另一端工序基準(zhǔn)、中間用跟刀滾壓器輔助支撐的裝夾方式車(chē)好整個(gè)桿部。

4.4刀具幾何參數(shù)的選擇

車(chē)刀前角大刃口鋒利，切削力和切削熱降低，但前角過(guò)大將使切削刃強(qiáng)度降低，刀具壽命縮短。綜合考慮多方因素后，取前角25°、后角5°～8°，主偏角75°、90°兩種，刀尖圓弧半徑0.3～0.5mm，刃傾角5°～8°，負(fù)倒棱寬0.15～0.2 mm，斷屑槽寬3～4mm，為保證刀具有足夠的強(qiáng)度和良好的散熱條件，選副偏角8°～10°、副后角2°～4°。這些刀具參數(shù)的選擇，使刀具實(shí)用性強(qiáng)，粗精加工不用換刀，耐用度高，磨一次刀可加工3～4件。

5、結(jié)束語(yǔ)

尾座拉緊裝置和跟刀滾壓器夾具的設(shè)計(jì)運(yùn)用，使加工出動(dòng)力輸出離合器軸最大跳動(dòng)量不大于0.15mm，比工序圖樣要求的0.3mm提高精度50%，現(xiàn)在每人每天可加工5～6件，工效也提高了四倍，有效的解決了動(dòng)力輸出離合器軸的加工難題。