細長軸的車削加工

【摘 要】軸類零件廣泛應用于機械設備中，軸類零件的加工質量直接影響到機器設備的裝配精度和運行使用，其中，細長軸由于自身剛性低，加工難度較大，本文根據筆者的實際體會，對細長軸加工過程中的一些技術細節做一分析。

【關鍵詞】細長軸 車削 裝夾 精度 熱變形

【中圖分類號】TG51 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）07-0176-02

一 軸類零件的加工特點

軸類零件主要應用于支撐傳動零件、承受載荷和傳遞扭矩，軸類零件在使用中通常都要求回轉。軸類零件的加工應滿足以下技術要求：強度、剛度、尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度。同時，在結構上應能保證零件在軸上的定位可靠、準確，也便于拆卸和維修調整。

二 細長軸加工問題分析

1.剛性差

長徑比大于20的軸一般稱為細長軸。細長軸雖然外形簡單，但因尺寸原因剛性很差，加工過程中的離心力、切削力、工件的重力、切削熱以及機床的震動都可能使它發生較大的變形，造成細長軸的形狀、尺寸超差，甚至由于切削深度的變化而造成崩刀或工件折斷。

2.易彎曲

細長軸的長度大，在受熱膨脹時，軸向產生較大變形，如果裝夾兩端為固定支撐，則工件因熱膨脹而彎曲。

三 改進細長軸加工質量的措施

根據對細長軸加工時出現問題原因的分析，可以采用以下幾項措施提高加工質量：

1.毛坯的正確裝夾

細長軸加工主要需要解決的一個問題就是工件加工時在各種外力作用下的變形，合理的裝夾方式可以部分解決這個問題。

一夾一頂和雙頂尖裝夾：這兩種方法是裝夾細長軸的常用方法。采用夾盤和頂尖或者雙頂尖來對工件進行定位和夾緊，它的優點是通過尾座頂尖的支撐，可以增加工件剛性，減少因剛性不足產生的變形，并且所用工具為機床標準配置，裝夾方便成本低，缺點是容易產生過定位，而且它們的作用力可能會使工件彎曲，也無法釋放工件的熱變形。改進方法一般采用彈性頂尖，防止軸向過定位的同時也可以釋放工件的熱變形。另外，在夾盤與工件之間安裝鋼絲，使夾盤與工件的接觸為線接觸，也可以有效防止軸向的過定位，同時在工件受熱伸長時，可以向夾盤內伸展而不會彎曲變形。

使用尾座頂尖時，應注意套筒伸出長度，伸出過長會降低工件剛性。

2.采用輔助支撐改善工件受力情況

細長軸在加工時的變形主要來自各種外力的作用，如重力、離心力、切削力等。因此可以通過增加一些輔助支撐來平衡這些外力，從而增加工件的剛性和穩定性，提高加工質量。常用的輔助支撐主要有中心架和跟刀架。

中心架輔助支撐：使用中心架對工件進行輔助支撐，可以有效改善工件的受力情況，減少工件因剛性不足而產生的變形和震動。中心架一般安裝在毛坯的中間位置，并對安裝位置預先進行加工，保證良好的表面質量和圓柱度，使支撐可靠并減少對支撐爪的磨損。使用時要在支撐爪和工件的支撐位置上涂抹潤滑油脂，并且要調整支撐爪的位置，保證中心架支撐時工件的回轉軸線與車床主軸軸線重合。

使用中心架輔助支撐時，車刀無法對整個毛坯進行連續切削，所以一般在零件精度要求較高且允許掉頭加工時再次選用。

跟刀架輔助支撐：跟刀架的作用與中心架類似，都是在加工時對工件進行輔助支撐，平衡徑向切削力。但跟刀架安裝在床鞍上，可以隨著車刀的切削過程同步移動，所以跟刀架安裝后在同一工序中可不需調整位置，并且不影響車刀的連續切削過程，可有效提高細長軸的加工精度和表面質量。常見的跟刀架有兩爪支撐和三爪支撐，三爪支撐可平衡多方向受力，改善細長軸的加工效果會更好一些。

使用跟刀架時需要注意幾個問題，首先主軸轉速不宜過高，并且要在支撐爪上涂抹潤滑油，防止過度磨損。另外，使用跟刀架時，支撐力要調整合適，過松起不到支撐作用，過緊影響工件的形狀精度，容易加工出竹節形，即工件外圓尺寸時大時小，車削深度的周期性變化也會改變機床受力情況，從而影響加工質量。

3.采用右偏刀反向切削

左偏刀切削時，切削力的方向指向夾盤，其合力容易使工件變形彎曲，為了消除這種影響可以采用右偏刀反向切削，這樣切削力的方向使工件向尾座方向拉長，從而減小工件的變形，改善加工條件。

4.合理的切削參數選擇

切削參數主要指切削深度、進給速度、切削速度和主軸轉速等。在同等裝夾情況下，切削參數的改變會直接影響工件受力、發熱情況，從而影響工件的加工穩定性和加工精度。

一般來說，切削深度增加，切削力變大，工件的熱變形也會增加，從而降低工件的穩定性。所以在細長軸的加工中，應盡可能減小切削深度。相對來說，進給速度的增加，對切削力增大的影響較小，所以，為保證加工精度和合理的加工效率，一般細長軸車削采用小切深、大進給的方法。

主軸轉速增加會增大工件所受離心力，增大工件的變形，但主軸轉速的增加同時會增加刀具的切削速度，提高刀具與工件切削層的溫度，使刀具與工件之間的軸向摩擦力減小，改善工件受力情況。所以，主軸轉速應控制在一定范圍內，并且軸類零件的長徑比越大，轉速應該越低。

5.有效冷卻，保持車刀鋒利

細長軸在加工時，應澆注充分的切削液，并使刀具保持鋒利，從而有效降低工件加工時的溫度，減少工件熱變形，提高加工精度延長刀具使用壽命。

以上是提高細長軸加工質量的一些措施，只要改善細長軸的受力狀態、降低細長軸的變形、彎曲，相信一定會解決好這個問題。

參考文獻

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〔責任編輯：范可〕