細長軸加工的相關技術探討

邱呂強 楊燦湘

摘要：為解決細長軸加工狀態下產生的振動、變形等問題，人們通過使用跟刀架及設置更加合理的加工方案，來給細長軸加工的關鍵技術提供更加有品質的加工。

關鍵詞：細長軸加工；幾何參數；影響因素；技術討論

前言：

在機械加工的復雜過程中，一般情況下，我們都把細長軸加工歸結為難度系數較高的零件加工，主要原因是細長軸加工難度系數較大，加工技術控制難以掌握。不過要是在實際工作中仔細探討研究不難發現只要勤思慎查，找到其加工的內部奧秘，這又是簡單易懂的。之所以說細長軸加工難度較大，主要是因為它剛性差，散熱性差，并且切削需要的工作時間長。為了解決此類問題，人們需要改善其剛性并減弱或在根本上杜絕其變形。

1.變形產生的主要原因

切削通常會采用兩個嘴普遍的方法，其一為，一端頂尖支撐另一端卡盤夾緊。其二為，兩端同時頂尖支撐。通過人們不懈的努力分析探索，研究出影響細長軸變形的兩種主要因素。首先是切削力，切削力一般分為幾個不同的立同時進行，有進給力，背向力和主切削力，不同的切削力對切削時產生的影響也是不盡相同的。產生形變也有有背向力的影響和進給力的影響兩種。背向力就是和運動方向上的力想垂直的力。它會作用在機床上的剛性最薄弱的地方。進給力同時也會有影響，相對于普通的車削來說進給力對變相的影響相對并不是特別的大，在一定程度上，人們都會忽略不計。由上可知，細長軸的剛性比較差，進給力會大幅影響其變形，工件在產生變形的情況下，又受到到離心力的高速回轉的影響，在不同程度上使變成變得更加劇烈。其次是切削時產生的熱量導致了變形。在工件的切削過程中，會產生切削的熱量，簡稱切削熱，切削熱的產生嚴重影響了工件的熱伸長，由于在切削過程中刀具不斷進行摩擦切削，使細長軸在切削時伸長量有局限性，這樣致使了細長軸在收到擠壓的狀態下而產生變形。

2.刀具幾何參數

2.1.主要參數。由上可知細長軸的剛性是特別差的，所以導致切削角度越小，對細長軸的影響越小，而影響切削角度的主要因素是刀具的主偏角和前角構成。主偏角最好的角度是在90°到93°之間，前角則是在15°到30°之間為最好，同時刀具的耐磨性要大而表面上的粗糙程度確是要小之又小。

2.2.斷削槽。大家都知道在細長軸工件的切割過程中是需要接連而至的，而且中間一定不能停止。所以在這方面如果沒能好好控制的話，那么所作出的工具就會無法完善。我們可以通過斷削槽的幾何方式以及形狀有效的控制斷削槽，從而更加準確的保證零件加工的準確性，其中對切削最為重要的就是斷削槽的形狀和寬度等等。

首先形狀，基本上斷削槽的形狀是由直線和圓弧兩個形狀構成，圓弧形相對于直線型來說，刀刃太過于鋒利，導致切削力變小，切削不均，會產生較大的沖擊力。而直線型對圓弧形來說，雖強度比其好，但切削效果差。工人通過連年不斷的工作發現，可以將其磨成直線圓弧型，這樣的效果是最佳的。然后是寬度，在一眾的影響因素中，寬度的影響是尤為重要的，如果槽部比較窄的話，切削的半徑就會變小，彎曲應力增大的話，切削的效果就會變得特別好，但寬度卻不是能夠隨意更改的 而是和進給量和深度密不可分的。

3.熱變形

在切削細長軸的時候，由于進給量相對較小，切削的工作時間長，使得工件一直處于高溫作業的狀態下，因此工件會受到熱伸長，也會嚴重的影響切割的正常進行，應當從以下方面進行合理的安排和控制。

3.1.方案的加工

細長軸其實和其他普通的軸承一樣，都可以通過左右偏刀兩個方向，不同的進行，然后加工零件，不過相對而言，其效果卻沒有很顯著。車削的細長軸加工所使用的頂尖是特定的，還是沒能根本的解決工件的變形問題。所以，不利的因素一直影響著加工，不過因為進給方向的不斷調整，也有著明顯的改善。細長軸非常容易受到壓力，因此會導致因受壓力過大而變形。應該給不同的方向和尾座之類的調成和細長軸的方向一致，這樣就會方便控制。還有就是在切削力的作用中，工作過程始終處于拉伸的狀態，而不是收縮，這樣對零件的加工是及其有利的，更是要推介選用大偏角的主要原因。

3.2.控制的方法

為了能都徹底的弄明白零件受熱伸長的問題，加工者一般會使用一種特別的細長軸的頂尖，它在其工作范圍中可以自動的沿著軸向旋轉，從而更深層次的解決了受熱伸長的問題。在卡盤支撐作用的幫助下，這時候的剛性比較好，但隨著切削的開始，支撐卡盤的力就不在存在。通過很長一段時間的研究發現，自從很好的解決了受熱伸長的問題之后，頂尖的預緊力會很大程度上的改變。

4.跟刀架

跟刀架的使用算得上是細長軸中最難懂的問題了。這也是細長軸零件加工問題中的代表問題。經過長期的研究，如果用皮膚，就如同用手，耳朵之類的位置去感受工件在加工過程中的變化的話，會很好的感受到熱伸長的問題。跟刀架使用的力的大小是一個謎底，沒有人知道應該使用多大的力來使用跟刀架，也是至此細長軸的跟刀架問題才被列為了疑難問題。就我而言的話，車削的時候，一般頂緊力都太小，唯有在細長軸加工的過程中，外圓的尺寸控制合理，才是最佳頂緊力的表示。

5.結語

目前，我國國民經濟發展的物質基礎是機械制造，機械制造行業是一個國家綜合實力的體現。隨著全球經濟化的到來，我國正走在世界的機械制造行業的路上，可知真正的與發達的國家相比，我國的設備相對又有些陳舊，生產條件落后，而且在科技快速發展的現在來說，我國的差距也有些大。正因如此，對細長軸切削的加工更應深度探索，對細長軸的關鍵技術探索更應準確，相對比較來說，對切削的研究更為主要。切削制造業等對國民經濟有利的涉足，更具重要意義。

參考文獻：

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