淺談高速切削細長軸加工方法

宗福廷

摘 要：高速車削細長軸，易產生振動、多棱、竹節、圓柱度差和彎曲等缺陷，要想順利地車好它，必須全面注意工藝中的問題。本文針對細長軸加工中出現的問題和解決方法進行了探討。

關鍵詞：細長軸 工藝 切削用量

一般長度為直徑20倍以上的軸叫做細長軸。常見的細長軸有等軸、多臺長軸和帶孔長軸。細長軸加工比較困難，主要是由于它剛性差，長度與直徑之比越大，剛性就越差。由于工件剛性差，而在車削過程中就會引起一系列的問題：工件受切削力而出現彎曲變形，并因此而引起振動、光潔度下降；在切削過程中，工件受熱也出現彎曲變形，甚至有時會使工件擠死在兩頂尖之間，無法加工；由于工件下垂、變形、振動，使工件出現竹節、棱形、棗核形等缺陷，影響加工質量。由于以上原因，車削細長軸時往往采用較低的轉速，限制了切削速度的提高。在生產中，如果我們對車刀、車床、輔具等采取一定的措施，采用有效的加工方法及合理的加工步驟，就可以高速度加工出高質量的細長軸。

一、刀具與切削用量的選擇

1.車刀的選擇

選擇刀具的材料、幾何角度的正確與否，將直接影響工件的加工質量。根據細長軸的加工特點，要求徑向切削力越小越好，而刀具的前角與主偏角是影響徑向切削力的主要因素。為減少切削時的徑向切削力，要在不影響刀具強度的情況下，盡量加大刀具的主偏角和前角。在高速切削細長軸的實踐中，常采用徑向抗力較小的90°偏刀。刀桿采用45#鋼，刀片可按不同加工材料進行選擇。加工碳素結構鋼、不銹鋼，可選用YT30、YW1硬質合金（不能用于粗車）。刀具特點如下。

（1）采用90°主偏角，徑向抗力小，幾乎為零，適用于粗車、半精車、精車。車削時，工件反彈力小，容易保證精度，并且可一次完成多臺軸加工，不用換刀；

（2）前面磨有寬4～6mm，深1.5～1.7mm的卷屑槽，切削阻力和摩擦阻力小，散熱性能好，主切屑呈銀白色。卷屑槽于主刀刃構成-3°的刃傾角，因而卷屑效果好，排屑輕快且方向性好，既安全又不會擦傷已加工面；

（3）在主切屑刃上用油石背磨出寬度為0.15～0.2mm、傾斜角為-20°的倒棱，增加了刀刃強度；

（4）刀具結構簡單，適應性強，手工刃磨容易掌握，一把刀就能完成粗車、半精車和精車等程序，還可減少換刀時間；

（5）刀具幾何角度比較合理，耐用度高（比一般車刀高三倍），磨一次刀，可加工直徑20～40mm、長2m的光軸3～4根，中間不用重磨；

（6）刀尖后角背磨成0°，加工時可起到防振作用，且對工件表面有輕微擠壓，可提高加工表面的光潔度。

2.切削用量的選擇

在車削細長軸時，為盡量減少或消除材料的內應力，應采取增加走刀次數、減少吃刀深度的辦法。一般為4～6次較為合適，也要根據零件毛坯余量的大小而定。

二、機床的選擇和調整

高速車削細長軸，可在普通車床上進行加工。由于普通車床加工范圍較廣，通常加工短工件多，因此在靠近床頭部分的導軌磨損嚴重，造成機床導軌在垂直平面內的局部誤差較大，對此應調整尾座位置，使工件中心線與床身導軌平行，若平行度誤差超過0.2mm以上，就應該對導軌進行修正刮研，恢復其精度。調整尾座頂尖中心對床頭主軸中心的左右同心度，一般允許有倒錐，即尾座允許向前偏。在加工前還必須將小刀架、橫刀架、溜板斜鐵的間隙調整好，防止加工過程中扎刀，同時又能準確方便控制進刀和退刀。

三、加工步驟及注意事項

第一步：檢查毛坯彎曲度，如果超過3～4mm，必須進行調直。

第二步：調整機床達到前面所述技術要求。

第三步：采用卡頂法，車削工藝臺，打中心孔。

第四步：裝上跟刀架，修支柱爪圓弧面。裝上工件找正，并用彈性活頂尖適力頂著，用三爪卡盤卡緊工件。

第五步：搖動拖板。使跟刀架隨拖板搖出軸端面。進行粗車，注意工件在加工過程中是否振動，如果出現振動，適當調整切削用量。

第六步：粗車完畢后，搖回拖板，退出頂尖，檢查中心孔偏擺情況，并加以調整；調整后裝上頂尖，打開冷卻液，進行半精車加工，并隨時檢查工件的稍度，半精車直徑稍度不得超過每米長的0.03mm。半精車應留0.7～1mm作為精車余量。

精車前，應檢查跟刀架支柱爪弧面是否良好，防止最后一刀精車出現問題造成報廢，檢查方法用紅油涂在支柱爪弧面或工件上，頂住工件反復摩擦，檢查接觸情況。精車時，應減少走刀量，提高轉速，并留余量0.01～0.03mm，最后用0號或1號紗布拋光。

（作者單位：淄博市技師學院）