淺談細長軸的車削加工

細長軸在整個加工過程中，不僅要求操作者的技術水平高，還要求操作者細心。細長軸因為其自身重力下垂，高速旋轉時受離心力、車削時受切削力的作用，都極易彎曲變形。彎曲越大，車削時振動越大，表面質量精度也越難以保證。

細長軸車削時熱變形大、熱擴散性差、線膨脹大，當工件兩端頂緊時易產生彎曲變形。

如某一加工環節處理不當，就容易產生問題，如徑向跳動、彎曲，以及表面產生竹節、波紋、錐度等。因此，在車削細長軸時，對刀具的幾何參數、切削用量、加工方法等都提出了較嚴格的要求。

一、中心架或跟刀架支承加工

1.使用中心架支承細長軸

使用中心架直接支承在工件中間。當工件可以分段車削時，中心架支承在工件中間，這樣支承使L／d值減少了一半，細長軸車削時的剛性可增加好幾倍。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，表面粗糙度及圓柱度誤差要小，否則會影響工件的加工精度。

2.用過渡套筒支承細長軸

用上述方法車削支承中心架的溝槽是比較困難的。為了解決這個問題，可加用過渡套筒，增加表面接觸。過渡套筒的兩端各裝有四個螺釘，用這些螺釘夾住毛坯工件，并調整套筒外圓的軸線與主軸旋轉軸線相重合，即可車削。

3.使用跟刀架支承細長軸

跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個支承爪，跟刀架可以跟隨車刀移動，抵消徑向切削力，還可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細長軸的形狀精度和減小表面粗糙度。從跟刀架的設計原理來看，只需兩只支承爪，因為車刀對工件的切削力，使工件貼在跟刀架的兩個支承爪上。

二、減少工件的熱變形伸長

1.使用彈性回轉頂尖

用彈性回轉頂尖加工細長軸，可有較地補償工件的熱變形伸長，工件不易彎曲，車削可順利進行。

2.加注充分的切削液

車削細長軸時，不論是低速切削還是高速切削，為了減少工件的溫升而引起熱變形，必須加注切削液充分冷卻。使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用壽命和工件的加工質量。

3.合理選擇車刀幾何形狀

刀具保持銳利。以減少車刀與工件的摩擦發熱。刀具切削刃幾何參數要合理選擇。前角r0對振動的影響：隨著前角的增大，振動隨之下降，但在切前速度較高的范圍內，前角對振動的影響將減弱。由于加工細長軸車削速度一般不會太高，故此在粗加工中取r0=20°，精車時取r0=25°。主偏角Kr對振動的影響：當切削深度和進給量不變時，隨著主偏角的增大，振幅將逐漸減小，這是因為徑向切削力減小了，同時實際切削寬度aw將減小。在粗車削細長軸時取Kr=75～80°，精車時取Kr=85～90°的刀具進行切削，可避免或減小振動。后角a0對振動的影響：一般來說，后角對切削穩定性無多大影響，但當后角減小到2～3°時，使振動有明顯的減弱，在生產中也發現，后刀面有一定程度的磨損后，會有顯著的減振作用。刀尖圓弧半徑rs對振動的影響：刀尖圓弧半徑rs增大時，徑向分量力隨之增大，為避免自振rs越小越好。但隨rs的減小，將會使刀具壽命降低，同時也不利于表面粗糙度的改善。故加工時，斷屑槽寬度取1.5～3mm，刀尖圓弧r=0.5mm。

三、合理選擇切削用量

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，引起細長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細長軸時，應盡量減少切削深度。

2.進給量

進給量增大會使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此細長軸的受力變形系數有所下降。如果從提高切削效率的角度來看，增大進給量比增大切削深度有利。

3.切削速度

隨著切削速度的增大，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小，細長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使細長軸在離心力作用下出現彎曲，破壞切削過程的平穩性，所以切削速度應控制在一定范圍。對長徑比較大的工件，切削速度要適當降低。

細長軸加工時由于其剛性差，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。通過采用合適的裝夾方式和先進的加工方法，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量要求。

（作者單位：煙臺工程職業技術學院）