對細長軸車削的教學探索

車削加工過程中，細長軸類零件的加工比較困難，主要原因是工件細長，剛性較差;加工中不采取措施，就容易產生彎曲、振動而導致工件質量差甚至達不到要求。在學校鉗工實訓當中，鴨嘴錘的手柄短細，加工出來的手柄質量很差。經過具體研究，我們總結出以下幾方面存在的問題并進行了改進，使得手柄加工得以順利完成。

一、加工工藝及存在的主要問題

毛坯材質為45號鋼，直徑為12mm，長度205mm左右，彎曲度較大。采用一夾一頂的方式裝夾，先車平面，車出卡一端的圓柱面，調頭車平面，打中心孔，卡上后用頂尖頂上，進行粗精加工。加工中主要出現以下幾個方面的問題:工件加工過程中產生變形、振動使加工質量受到嚴重影響;加工過程當中，排屑不暢，堆積在刀尖附近，劃傷已加工表面;切屑呈深藍色，刀尖損壞，造成工件廢品。

二、主要改進措施

1.改善工件彎曲變形及振動狀況

(1)校直。毛坯彎曲度大，切削用量不均，容易發生振動，經過簡單校直后，使切削后的表面殘余應力保持均勻，避免工件在使用中產生較大變形。由于條件所限，我們采用冷校直，效果非常明顯，廢品率明顯降低。

(2)跟刀架。采用三支承跟刀架，用三個支承和車刀抵住工件，使其在車削時上下前后都不能徑向跳動。切削中跟刀架三支承爪與車刀組成兩對徑向壓力，平衡切削時產生的徑向力。工件只能繞軸線旋轉，能平穩地切削加工。加工過程中，要求架爪與工件表面要接觸良好。其壓力大小控制好，不得過緊或過松，加工中進行注油潤滑。該措施使工件剛性大大增強，有效防止彎曲變形，保證加工質量。

(3)活頂尖。頂尖與工件接觸壓力的大小要控制，壓力太大會使工件彎曲變形，壓力太小容易引起開始吃刀的振動。另外，加工過程中，因為工件受熱伸長，受到軸向擠壓而引起彎曲變形。因此，要注意隨著工件溫度的升高，適當將尾座頂尖稍微后撤，使其松緊適度。

(4)反向走刀。走刀過去是采用從尾座向卡盤端進行車削，調整為采用反向走刀。正向走刀時，細長軸處于受壓狀態，很難保持原來的直線狀態，會發生側彎變形，進一步降低加工質量;反向走刀時，軸內部產生較大的拉應力，不會徑向變形，振動明顯減少，加工質量和精度明顯提高。

2.提高車刀刃磨技術

(1)主偏角。為了減少細長軸的彎曲，在實際切削中徑向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影響徑向力的主要因素。因此在不影響刀具的情況下，應盡量增大車刀主偏角，實踐中選用90°角。

(2)前角。前角直接影響切削力、切削溫度和切削功率。增大前角，可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小，切削力明顯減小。但增大前角，會使楔角減小、切削刃與刀頭強度降低，容易造成崩刃。還會使刀頭的散熱面積和容熱體積減小，使切削區局部溫度上升，易造成刀具的磨損，刀具耐用度下降。據此粗車刀前角取15°角，精車刀前角取30°角。另外，要注意降低前刀面的粗糙度值，保持刀具銳利，以減少車刀與工件的摩擦。

(3)刃傾角。在實際切削中，為了使切屑流向待加工面以防損壞已加工面，影響加工質量，取正的刃傾角3°左右。

(4)斷屑槽。在加工中取較大前角，但是較大前角不利于斷屑，容易導致切屑連續不斷，形成纏繞。為使切屑能順利彎曲折斷，在車刀前面磨出斷屑槽，使切屑流入斷屑槽時再卷曲變形，進一步硬化和脆化。選擇外斜式寬度為4-5mm的斷屑槽，切削屑流出方向穩定，排屑流暢，斷屑良好。

3.調整切削用量

(1)切削深度。在工藝系統剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車削時產生的切削力、切削熱隨之增大，使細長軸的受力、受熱變形也增大。由于硬皮層的存在，粗加工的背吃刀量按照大于硬皮層的厚度以保護刀尖原則，選擇1mm;精加工階段，為保證加工質量切削余量保持在0.2mm。

(2)進給量及進給方案。進給量增大會使切削厚度增加、切削力增大，但同時自激振幅降低、切削效率提高。經過幾次試驗之后，維持粗加工進給量在0.2mm/r，精加工在0.1mm/r。另外為有利于切屑的斷裂，也考慮到對加工效率要求不高。在粗加工過程中，保持進給量按“f→0→f→0……”的順序依次切換(f為切削時刀具的進給量，0表示進給量為零)，斷屑效果直接有效。

(3)切削速度。粗加工時，背吃刀量和進給量都較大，切削速度受刀具耐用度和機床功率的限制，一般較低。精加工時，背吃刀量和進給量都較小，切削速度主要受加工質量和刀具耐用度的限制，一般較高。考慮到自激振動的影響，以及精加工時避開積屑瘤產生的速度范圍，粗車時切削速度調整到20m/min，精車時，切削速度60～100m/min。

4.在潤滑冷卻方面，加注充分的切削液

除了能夠減少工件的溫升而引起熱變形，又保證了刀具的耐用度，以減小刀具磨損給工件帶來的形狀誤差，切削液還能夠有效防止跟刀架支承爪劃傷工件。

(作者單位:浙江省蕭山科技學院)