淺談車工實習教學中細長軸的車削

于子立

（開封市技師學院，開封 475000）

淺談車工實習教學中細長軸的車削

于子立

（開封市技師學院，開封 475000）

如何將細長軸類零件順利完成車削加工，是技工學校高級工必須掌握的一個基本課題，通過對細長軸零件車削中問題的分析，找出加工難點的原因，討論并采取一些措施解決細長軸加工難點問題，提高學生對車削加工過程中此類問題的分析和處理能力。

實習教學 細長軸車削 加工精度

細長軸的車削是技工學校高級工必須掌握的一個基本課題，細長軸的外形雖然不復雜，但由于其本身剛性差，車削時受切削力、切削熱等影響，容易發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生振動等缺陷，難以保證加工精度。如何讓學生掌握細長軸的車削方法，筆者在多年的車工實習教學過程中，通過不斷的摸索、總結(jié)、完善，對于細長軸的車削有了一定的認知，在此談談車削細長軸的一些心得體會。

1 引導學生分析細長軸車削中的主要問題及原因

引導學生正確的分析出細長軸車削加工中的主要問題及原因，才能在實訓車削加工中有的放矢，做出有針對性的改進措施。細長軸車削存在的主要問題有以下兩點：

（1）切削過程中，由于工件的剛性差，在切削力、離心力的作用，很容易發(fā)生彎曲、振動等情況，嚴重影響其加工精度和表面粗糙度。

在車削過程中，產(chǎn)生的切削力可以分解為徑向切削力Fp和軸向切削力Ff，兩者對細長軸車削時產(chǎn)生的影響是有所不同。①徑向切削力Fp是垂直作用在細長軸軸線上，其作用力將會使細長軸在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形.②軸向切削力Ff是平行作用在細長軸軸線方向上，軸向力壓迫工件，使細長軸受壓發(fā)生不穩(wěn)定彎曲變形。

（2）切削過程中，工件在切削熱的作用下，會產(chǎn)生受熱變形伸長。

車削時，受切削熱的影響，工件會隨溫度的升高而逐漸伸長變形，由于車削細長軸時，工件長，總伸長量大，如果軸的兩端為固定支承，則工件會因伸長而彎曲變形，嚴重時會使工件在頂尖處卡住。

2 指導學生分析提高細長軸車削精度的方法和措施

由于學生還處于實習階段，對實際加工過程的分析能力還比較偏弱，實習指導教師對一些加工工藝方法還要做出引導。在實習教學過程中，主要引導學生從以下幾個方面采取措施。

2.1 毛坯處理

細長軸坯料的加工余量應比一般工件的加工余量大，加工前應該先對其進行校直。毛坯料經(jīng)過校直后，不僅可使車削余量均勻，減少車削時間，避免振動，而且還可以減小切削后的表面殘余應力，避免工件在使用中產(chǎn)生大的變形。

2.2 分析細長軸的裝夾方法

在車床上車削細長軸時采用的裝夾方式主要有兩種：一種是細長軸的兩端均由頂尖支撐，即“雙頂尖”裝夾法；另一種是細長軸的一端用卡盤夾緊，另一端用車床尾架頂尖支承，即“一夾一頂”裝夾法。

（1）采用“雙頂尖”裝夾法車削細長軸，工件定位準確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細長軸，其剛性較差，細長軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動.因此只適宜于安裝長徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高的工件。

（2）采用“一夾一頂”裝夾法車削細長軸時，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細長軸頂彎外，還能阻礙車削時細長軸的受熱伸長，導致細長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。所以頂尖應采用彈性回轉(zhuǎn)頂尖，可以有效補償細長軸受熱后的變形伸長，減少其受熱彎曲變形；同時可將開口鋼絲圈墊在卡盤爪的凹槽中，以減少卡爪與細長軸的軸向接觸長度，使工件在卡盤內(nèi)可以自由調(diào)節(jié)位置，消除安裝時的過定位，減少彎曲變形。在車工實習教學中通常采用“一夾一頂”裝夾法。

（3）使用中心架支承車削細長軸。在“一夾一頂”車削細長軸時，可使用中心架來增加工件的剛性。為了防止卡爪拉毛工件的表面，中心架三個卡爪的前端鑲有鑄鐵、青銅、夾布膠木、尼龍1010等材料。

①中心架直接支承在工件中間。當工件可以進行分段車削或調(diào)頭車削時，將中心架直接支承在工件中間，如圖1所示，這樣支承，L/d的值減少了一倍，細長軸的剛性可增加好幾倍。但在工件裝上中心架之前，必須在毛坯中部車出一段圓柱面溝槽作為支撐軸頸，并在支承爪與工件接觸處經(jīng)常加潤滑油。

圖1 中心架直接支撐

圖2 中心架配過渡套支撐

②采用過渡套筒安裝中心架。當車削支承中心架的溝槽比較困難或一些中段不需加工的細長軸時，可采用過渡套筒安裝細長軸的辦法，如圖2所示。使卡爪不直接跟毛坯軸接觸，而使支承爪與過渡套筒的外表面接觸。

（4）使用跟刀架支承車削細長軸。對不適宜調(diào)頭車削的細長軸，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承進行車削，以增加工件的剛性，常用的跟刀架有兩種：兩爪跟刀架和三爪跟刀架。跟刀架固定在床鞍上，它可以跟隨車刀移動，抵消徑向切削力，提高車削細長軸的形車削質(zhì)量。

理論上兩爪跟刀架就可以滿足切削力對細長軸的影響要求，因為切削時，車刀給工件的切削抗力使工件貼在跟刀架的兩個支承爪上，但實際車削時，由于工件本身的向下重力，以及偶然的彎曲，工件會瞬時離開支承爪、接觸支承爪時產(chǎn)生振動。所以三爪跟刀架是比較理想的跟刀架。

使用跟刀架支撐車削細長軸時，必須使其支撐爪與工件的接觸壓力調(diào)整適當。如果壓力太小，甚至沒有接觸，則不能起到增加工件剛性的作用。如果壓力過大，會把工件車成“竹節(jié)”形。因為：當剛開始車削時，工件在尾座端由頂尖支撐，工件很難發(fā)生變形，支撐爪的壓力不會反映到工件上。但車削過一段距離且車刀遠離頂尖后，工件剛性逐漸減弱，容易發(fā)生變形，支撐爪就壓向工件，使工件被頂向車刀，吃刀深度就增加，結(jié)果車出的直徑就偏小。當跟刀架的支撐爪跟車刀移動到已經(jīng)車小的外圓上時，工件表面跟跟刀架支撐爪脫離接觸，這時在徑向切削分力的作用下，使工件向外讓開，使車刀吃刀深度減小，車出的工件直徑就偏大，這樣有規(guī)律的變化就會把細長軸車成了“竹節(jié)”形。

2.3 分析車刀幾何形狀對細長軸的影響

車削細長軸時，由于工件剛性差，車刀的幾何形狀對減小作用在工件上的切削力，減小工件彎曲變形和振動，減少切削熱的產(chǎn)生等均有明顯的影響。

（1）車刀的主偏角是影響徑向切削力的主要因素，在不影響刀具強度的情況下，應盡量增大車刀的主偏角，較小徑向切削力，車削細長軸車刀的主偏角取kr=80°～93 °。

（2）刀尖圓弧半徑以0.3～0.5mm為宜，過大易產(chǎn)生振動，過小刀具耐用度降低。

（3）車刀前面應該磨有R1.5～R3mm圓弧形斷屑槽。

（4）為減小切削力和切削熱，應該選擇較大的前角，取γ=20°～30°。安裝刀具時，刀尖最好稍高于工件中心0.2～0.5mm，避免前角變小。

2.4 合理選擇切削用量

引導學生分析切削用量對切削力的影響，切削用量選擇的是否合理，對切削過程中產(chǎn)生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的，對車削細長軸時引起的變形也是不同的。通過改變切削要素，降低切削力，改善細長軸的切削加工。

2.5 采用反向進給法車削細長軸

反向進給切削法是指在細長軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進給。在車削過程中產(chǎn)生的軸向切削力就由軸向壓力變?yōu)檩S向拉力，對工件起到拉直的作用，減小了工件的彎曲變形。同時，采用彈性的尾架頂尖，還可以有效地補償工件的受拉變形和熱伸長量，避免工件的壓彎變形。

3 結(jié)束語

細長軸由于剛性差，車削時產(chǎn)生的受力、受熱變形較大，很難保證細長軸的加工質(zhì)量要求。通過對細長軸車削課題的教學，引導學生通過采用合適的裝夾方式，選擇合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保證細長軸的加工質(zhì)量要求。同時提高學生對車削加工過程中此類問題的分析和處理能力。

[1]薛曉慧.細長類零件的加工方法[J].鑿巖機械氣動工，2013,（03）.

[2]王芳.細長軸的車削加工研究[J].職業(yè)，2009,（03）.

Key wo0rds:practice teaching,slender shaft,turning,machining accuracy

Discussion on Turning Elongate Shaftin Teaching during Turner Internship

YU Zili
（Kaifeng Technician College,Kaifeng 475000）

It is a basic task for senior workers to successfully complete elongate shaft turning.Through analyzing problems of turning slender shaft parts,this paper tries to identify the reasons causing processing difficulties,discuss and take some measures to address the fine major axis machining difficult problems,and improve students' ability of analysis and processing ability.