淺談教學中細長軸車削加工方法

摘 要:細長軸車削是技校學生必須掌握的課題，但是由于細長軸工件剛性低，車削時受力、受熱變形較大，難以保證加工精度。所以車削時，就必須采用合理的裝夾方法、刀具幾何參數、車削方法，以及配合車床附加的使用來解決工件熱變形伸長及剛性差等問題，以便讓學生掌握保證細長軸加工加工質量的方法。

關鍵詞:細長軸; 熱變形伸長; 切削力; 中心架; 跟刀架

中圖分類號:TG51 文獻標識碼:A 文章編號:1006-3315(2010)6-156-001

細長軸的車削加工方法，是技校學生必須掌握的課題內容。在機械加工中，工件的長度L與直徑之比大于25的軸類工件是細長軸。細長軸車削時，在切削力、重力和頂尖頂緊力的作用下，很容易彎曲、振動、錐度、腰鼓等缺陷，因此，車削細長軸時必須改善細長軸的受力問題。

一、車削細長軸產生彎曲變形的因素分析

在車床上車削細長軸采用的裝夾方式主要有兩種:一種方式是:一夾一頂安裝;另一種方式是:兩頂尖安裝。這里主要分析一夾一頂的裝夾方式。

1.切削熱導致的工件熱變形伸長

在車削時，產生的切削熱傳導給工件，并且卡盤和尾架頂尖都是固定不動的，這樣細長軸受熱后的軸向伸長量受到限制，導致細長軸受到軸向擠壓而產生彎曲變形。

2.切削力導致變形

在車削過程中，產生的切削力可以分解為軸向切削力、徑向切削力及切向切削力。不同的切削力對車削細長軸時產生彎曲變形的影響是不同的。

⑴徑向切削力的影響

徑向切削力垂直作用在通過細長軸軸線水平平面內，由于細長軸的剛性較差，徑向力將會把細長軸頂彎，使其在水平面內發生彎曲變形。

⑵軸向切削力的影響

軸向切削力是平行作用在細長軸軸線方向上的，它對工件形成一個彎矩。由于細長軸的剛性、穩定性較差，當軸向切削力超過一定數值時，就會把細長軸壓彎而發生縱向彎曲變形。

二、提高細長軸加工精度的方法

在細長軸加工過程中，為提高加工精度，應根據不同的條件，采取不同的措施。

1.選擇合適的裝夾方法

采用一夾一頂的裝夾方式時，配合使用彈性頂尖。因為在此裝夾方式中，如果頂尖頂得太緊，可能將細長軸頂彎，并且還阻礙車削時細長軸的受熱伸長。因此采用一夾一頂裝夾方式時，頂尖采用彈性活頂尖，當工件熱變形伸長時，工件推動頂尖通過軸承使彈性頂尖內的彈簧壓縮變形，可有效地補償工件的熱變形伸長，這樣工件不易彎曲。

采用兩頂尖裝夾，雖然工件定位準確，容易保證同軸度，但是此方法裝夾的細長軸，剛性較差，很容易產生振動。因此只適用于長徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高的工件。

2.采用車床附件，增強細長軸的剛性，保證同軸，減少受力變形

細長軸車削時，可采用中心架，使用時，必須使中心架與工件表面接觸的三個支撐爪所決定圓的圓心與車床的回轉中心重合。車削時，采用一夾一頂或兩頂尖裝夾同時配合中心架使用，中心架安裝在工件的中間部位并固定在床身上，這樣增強了細長軸的剛性，保證了同軸。

另外，細長軸車削時，可采用跟刀架。車削時若用兩爪跟刀架支撐工件，則工件會因重力作用而瞬時離開支撐爪，產生振動，所以應采用三爪跟刀架，工件支撐在爪和刀尖之中，上下、左右均不能移動，車削穩定、不易產生振動。

3.采用反向切削法車削細長軸

反向切削法是指在細長軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤向尾架方向進給。這樣，細長軸左端的夾持就形成線接觸的浮動狀態，使細長軸在卡盤內自由調節，切削過程中熱變形伸長的細長軸，不會因卡盤夾死而產生彎曲變形。

4.合理地控制切削用量

車削細長軸時，由于工件剛性低，所以切削用量選擇的是否合理，對切削過程中產生的切削力的大小、切削熱的多少影響很大。

切削深度——在車削細長軸時，應盡量減少切削深度。

切削速度——對長徑比較大的工件，切削速度要適當降低，切削速度應控制在一定范圍。

5.合理的刀具角度

為了減小車削時產生的切削力，從而減小車削細長軸產生的彎曲變形，在刀具的幾何參數中，主要考慮以下幾點:

主偏角(kr)——主偏角是影響背向力的主要因素，在不影響刀具強度的前提下，應盡量增大刀具主偏角，減小背向力，主偏角一般選擇80°～93°。

前面應刃磨R1.5～3mmDE 圓弧形斷屑槽，使切屑彎曲易斷。

前角(γ) ——增大前角，使刀具鋒利、切削輕快，使被切削金屬層的塑性變形程度減小，切削力明顯減小。所以在細長軸車削中，在保證車刀有足夠強度前提下，盡量使刀具的前角增大，前角一般取γ=15°～30°。

刃傾角(λs)——傾角影響著車削過程中切屑的流向，在車削細長軸時，常采用正刃傾角+3°～+10°，以使切屑流向待加工表面，這樣車刀也很容易切入工件。

三、結論

雖然車削細長軸時，軸的剛性差，且車削時產生的受力、受熱變形較大，很難保證細長軸的加工質量要求。只要掌握中心架、跟刀架的使用，解決工件熱變形伸長及合理選擇車刀的幾何參數等關鍵技術，在教學中學生就很容易掌握保證細長軸加工加工質量的方法，達到精度質量等要求。

參考文獻:

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