車削細(xì)長(zhǎng)軸零件方法探討

撰文/李曉軍　王祎才

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車削細(xì)長(zhǎng)軸零件方法探討

撰文/李曉軍王祎才

針對(duì)影響加工細(xì)長(zhǎng)軸零件精度不高等因素，分析了如何提細(xì)長(zhǎng)軸零件的加工精度，給出解決問題的具體方法。細(xì)長(zhǎng)軸；變形；裝夾；精度

■733006甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系甘肅武威

通常軸的長(zhǎng)度與之直徑比大于20 ～25(即L/d≥20～25)的軸稱之為細(xì)長(zhǎng)軸。在車削過程中由于其剛性差，很容易產(chǎn)生彎曲變形，使加工出來的細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生中間粗、兩頭細(xì)的形狀，嚴(yán)重影響零件的加工精度。同時(shí)還會(huì)引起工藝系統(tǒng)振動(dòng)，影響零件的表面粗糙度。

1　引起細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生彎曲變形的原因

車削細(xì)長(zhǎng)軸采用的裝夾方式主要有兩種：一種是細(xì)長(zhǎng)軸的一端用卡盤夾緊，另一端用車床尾架頂尖支承(一夾一頂)；另一種是細(xì)長(zhǎng)軸的兩端均由頂尖支撐(雙頂尖)。通過分析研究，引起細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形的原因主要有：

1.1切削力的影響

1.1.1徑向切削力的影響。徑向切削力是垂直作用在通過細(xì)長(zhǎng)軸軸線水平平面內(nèi)的，由于細(xì)長(zhǎng)軸的剛性較差，徑向力將使其在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形。

1.1.2軸向切削力的影響。細(xì)長(zhǎng)軸的剛性較差，其穩(wěn)定性也較差，當(dāng)軸向切削力超過一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)把細(xì)長(zhǎng)軸壓彎而發(fā)生縱向彎曲變形。

1.2切削熱的影響

切削熱會(huì)引起工件熱伸長(zhǎng)。由于在車削過程中，卡盤和尾架頂尖之間的距離固定不變，這樣細(xì)長(zhǎng)軸受熱后的軸向伸長(zhǎng)量受到限制，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。

因此可以看出，提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度問題，實(shí)質(zhì)上就是控制工藝系統(tǒng)的受力及受熱變形的問題。

2　提高細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的措施

在細(xì)長(zhǎng)軸加工過程中，為提高其加工精度，要根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，采取不同的措施，以提高加工精度。

2.1選擇合適的裝夾方法

車削細(xì)長(zhǎng)軸采用的兩種傳統(tǒng)裝夾方式中，采用雙頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細(xì)長(zhǎng)軸，其剛性較差，細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動(dòng)。因此只適宜于安裝長(zhǎng)徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高的工件。

2.2直接減少細(xì)長(zhǎng)軸受力變形

2.2.1采用中心架和跟刀架

采用跟刀架和中心架，相當(dāng)于在細(xì)長(zhǎng)軸上增加了一個(gè)支撐，增加了細(xì)長(zhǎng)軸的剛度，可有效地減少徑向切削力對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的影響。

a.中心架支承車削。車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，用中心架來增加工件的剛性，當(dāng)工件可以進(jìn)行分段切削時(shí)，中心架支承在工件中間。在工件裝上中心架之前，必須在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽，其表面粗糙及圓柱誤差要小，并在支承爪與工件接觸處經(jīng)常加潤(rùn)滑油。為提高工件精度。車削前應(yīng)將工件軸線調(diào)整到與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心同軸。

b.跟刀架支承車削。對(duì)不適宜調(diào)頭車削的細(xì)長(zhǎng)軸，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承進(jìn)行車削，以增加工件的剛性。跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個(gè)支承爪，它可以跟隨車刀移動(dòng)，抵消徑向切削力，提高車削細(xì)長(zhǎng)軸的形狀精度和減小表面粗糙度。比較理想的中心架需要用三爪中心架。此時(shí)，由三爪和車刀抵住工件，使之上下、左右都不能移動(dòng)，車削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動(dòng)。

2.2.2墊塊

除跟刀架裝置外，還可根據(jù)工件長(zhǎng)度，在工件下面墊放不等距的木塊(在切削中隨放隨取，保證拖板正常進(jìn)給)，木塊直接墊放在床身上其厚度以能輕微托牢工件為宜，木塊制成半圓弧凹坑，運(yùn)行時(shí)加機(jī)油潤(rùn)滑。這種墊塊還具有消振作用。

2.3反向切削法

反向切削法是指在細(xì)長(zhǎng)軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進(jìn)給的加工方式。這樣在加工過程中產(chǎn)生的軸向切削力使細(xì)長(zhǎng)軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時(shí)，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補(bǔ)償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L(zhǎng)量，避免工件的壓彎變形。

3　合理地控制切削用量

切削用量選擇的是否合理，對(duì)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。因此對(duì)車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)引起的變形也是不同的。主要有切削深度、進(jìn)給量、切削速度三個(gè)因素的影響。

4　結(jié)論

細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工是機(jī)械加工中比較常見的一種加工方式。由于細(xì)長(zhǎng)軸剛性差，車削時(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。通過采用合適的裝夾方式和先進(jìn)的加工方法，選擇合理的切削用量和刀具角度等措施，可以保證細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量要求。

參考：

[1]王紹林.《機(jī)械制造工藝與裝備》.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.

[2]葛中民.《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》.北京：中央廣播電視大學(xué)出版社.