淺析細(xì)長軸車削加工關(guān)鍵技術(shù)

王銀銀

摘 要：車削細(xì)長軸時，由于長徑比大，在切削力作用下會產(chǎn)生彎曲變形與振動，故細(xì)長軸的車削加工目前仍是一個工藝難題。當(dāng)前該問題的解決主要靠操作者的經(jīng)驗，因此對工人的技術(shù)水平要求很高，且效率很低。由于細(xì)長軸本身剛性差、耐熱性差以及加工時間長等特點的影響，在車削加工的過程中容易受到切削熱和切削力的影響產(chǎn)生彎曲變形，威脅零件的加工精度，經(jīng)過加工的細(xì)長軸容易出現(xiàn)粗細(xì)不均等形狀偏差。針對于此，本文結(jié)合細(xì)長軸車削加工的特點以及車削加工常見的問題，就細(xì)長軸車削加工的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：細(xì)長軸;車削加工;關(guān)鍵技術(shù);加工精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.038

1 細(xì)長軸加工分析

對于很多現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備而言，細(xì)長軸是十分主要的基礎(chǔ)零件，其主要作用是支配機(jī)械內(nèi)部的傳動零件，保證傳動零件能夠在正確的工作位置上，同時起到傳遞運(yùn)動與轉(zhuǎn)矩的作用。需要注意的是在一般情況下，只有軸的長度與直徑之比能夠滿足 L＼D>25時，才能夠?qū)⑵浞Q為細(xì)長軸。由于細(xì)長軸在保證機(jī)械內(nèi)部正常運(yùn)轉(zhuǎn)有著十分重要的地位，因此在實際的加工中，細(xì)長軸的加工精度標(biāo)準(zhǔn)往往比較高，但是由于細(xì)長軸的結(jié)構(gòu)特點，又使得細(xì)長軸的剛性較差，在加工過程中振動較大，這就使得細(xì)長軸的加工難度比較高。結(jié)合實際情況，目前在細(xì)長軸加工工藝中主要存在以下特點：第一，細(xì)長軸的剛性較差，因而在進(jìn)行細(xì)長軸的機(jī)車車削加工時，如果存在裝夾不當(dāng)?shù)那闆r，就很容易導(dǎo)致細(xì)長軸在切削力與重力的作用下發(fā)生彎曲變形，進(jìn)而在加工過程中產(chǎn)生振動，影響細(xì)長軸的表面加工精度。第二，細(xì)長軸的散熱性比較差，加工過程中細(xì)長軸受到熱的作用，工件的軸向尺寸會有所增加，當(dāng)軸兩端為固定支承時，會出現(xiàn)擠壓變形的情況，導(dǎo)致工件被卡住加工困難。第三，工件處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下時，受到離心力的作用會加劇振動和彎曲。第四，由于細(xì)長軸的軸向尺寸大，因而加工時間也比較長。

2 細(xì)長軸車削加工技術(shù)分析

2.1 選擇恰當(dāng)?shù)难b夾方法

細(xì)長軸車削加工的裝夾方法包括雙刀切削法、一頂一夾裝夾法、反向切削法以及雙頂尖裝夾法等。雙刀切削法需要先對車床中溜板進(jìn)行改造，在原有刀架的基礎(chǔ)上再增加一個后刀架，兩把車刀同時進(jìn)行細(xì)長軸車削加工。兩把車刀安裝方向相對，因而加工過程中可以使徑向切削力相互抵消，工件變形的情況可以得到有效的控制，提高了加工的效率。在采用一頂一夾裝夾法時需要注意，頂尖不可太緊，進(jìn)而避免細(xì)長軸頂彎和伸長變形，可以采用彈性活頂確保其受熱后可以進(jìn)行自由的伸長避免彎曲變形，與此同時可以通過細(xì)長軸與卡爪之間增加開口鋼絲圈的方式，對細(xì)長軸與卡爪之間的軸向接觸長度進(jìn)行控制，避免過定位和彎曲變形。雙頂尖裝夾法可以對細(xì)長軸工件進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，確保同軸度，但是該裝夾方法下細(xì)長軸的彎曲變形無法進(jìn)行有效控制，振動較為頻繁，因而常用于小加工量、高同軸度以及小長徑比的零件加工中。車削加工過程中由主軸卡盤向尾架方向進(jìn)行車刀供給的方法進(jìn)行反向切削法，該方法可以對細(xì)長軸的彎曲變形進(jìn)行有效的控制，彈性尾架頂尖的采用對工件的熱伸長量及受壓變形進(jìn)行補(bǔ)償，確保了工件生產(chǎn)的精確性。

2.2 合理控制切削用量

切削用量的合理性會直接影響到細(xì)長軸切削加工過程中切削力和切削熱的大小以及細(xì)長軸彎曲變形的程度。在選擇切削用量時要以減少切削熱和徑向切削分力為目標(biāo)。在進(jìn)行細(xì)長軸切削加工時，當(dāng)材料韌性強(qiáng)且長徑比較大時，可以采取小切深多走刀的切削方式，對振動和工件剛性進(jìn)行控制。首先是背吃刀量，一般來說切削深度越大則切削力和切削熱也隨之增大，為了減小細(xì)長軸受力受熱變形的情況，背吃刀量不宜過大。其次是進(jìn)給量，進(jìn)給量與切削的厚度相關(guān)，為了提高切削加工的效率，可以采取增大進(jìn)給量提高切削深度的方式。最后切削速度與切削力呈反比例關(guān)系，也就是切削速度越大則切削力越小，當(dāng)切削速度增加時切削的溫度也隨之提升，工件與道具間的摩擦力降低，細(xì)長軸的受力變形情況也可以得到有效的控制。

2.3 合理控制刀具角度

細(xì)長軸切削過程中所產(chǎn)生的切削力越小則彎曲變形情況越不明顯。對于切削加工而言，刀具的主偏角、前角以及刃傾角會對切削力產(chǎn)生比較大的影響。因而細(xì)長軸切削用到的刀具需要滿足壽命長、刀刃鋒利、徑向分力小、切削力小以及切削溫度低等要求。車削鋼料的過程中發(fā)現(xiàn)，前角與主偏角越大，徑向分力越小，當(dāng)刃傾角的值為負(fù)時，徑向分力也會呈現(xiàn)出一定程度的減小。前角角度會對切削溫度、切削功率以及切削力產(chǎn)生直接的影響，當(dāng)前角增大時，工件的塑性變形得到有效的控制，因而在細(xì)長軸車削的過程中，在確保車刀強(qiáng)度滿足要求的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)增大車刀前角角度，減小切削力和塑性變形。當(dāng)前角取150°時，徑向分力比較小且出屑流暢，切削溫度也比較低。主偏角的大小會對車削加工的徑向力產(chǎn)生重要的影響，主要體現(xiàn)在三個切削分力的大小和比例關(guān)系上。主偏角越大則徑向切削力越小，在實際的車削過程中主偏角以90°為宜。刃傾角主要是對細(xì)長軸車削加工過程中刀尖的強(qiáng)度以及切屑的流向產(chǎn)生影響，刃傾角越大則徑向切削力越小，但切向切削力和軸向切削力會出現(xiàn)一定的增加。車刀的后角適宜，則可以減小車削過程中的振動，保障工件的品質(zhì)穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語

綜上所述，為了提高細(xì)長軸車削加工的質(zhì)量，技術(shù)人員要做好設(shè)備參數(shù)的控制，加工人員要嚴(yán)格按照加工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行作業(yè)。明確常見的加工質(zhì)量缺陷，選擇科學(xué)的裝夾以及加工方法，對刀具的幾何角度進(jìn)行合理的控制，采取恰當(dāng)?shù)谋吵缘读?、進(jìn)給量以及切削速度，確保細(xì)長軸車削加工的精度，降低零件返修率延長使用壽命，在保障加工質(zhì)量的同時提高生產(chǎn)效益。

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