車削細長軸時合理的刀具角度分析

王繼城

摘 要：使用車床加工細長軸時，受刀具磨損、變形、振動等各種因素的影響，經常會增加廢品率，這極大的增加了加工細長軸的成本，因此，在進行細長軸加工時，需要根據實際情況選用一套完善的工藝方案，從而保證加工出的細長軸滿足生產需求。文章從選擇刀具的角度出發，分析了車削細長軸產生誤差的因素，并提出了車削細長軸時合理的刀具角度。

關鍵詞：車削；細長軸；刀具角度

中圖分類號：TG71 文獻標識碼：A

在進行車削細長軸時，由于細長軸的直徑比較小，剛度也比較差，在車削過程中，受各種因素的影響，很容易導致細長軸在加工過程中，出現彎曲變形、扭曲變形、振動、刀具磨損大、發熱量大等現象，這不僅會對細長軸的加工進度造成很大的影響，還會提高廢品率，降低生產效率。由此可見，在加工細長軸時，必須根據實際情況選用合理的加工工藝，選用合理的裝夾方法、輔助工具、切削量、刀具角度等完善的方案，從而有效地提高細長軸的加工精度，降低廢品率，提高生產效率。在加工細長軸時，刀具角度的選擇對其加工質量有很大的影響，下面就車削細長軸時，刀具角度的選擇進行分析。

1軸與刀具受力分析

在車削細長軸時，刀具首先要克服摩擦阻力及金屬的變形抗力，摩擦阻力和金屬的變形抗力會作用在工件及刀具上，但作用力方向相反，大小相等，這些作用的總和稱為切削力，為便于計算和分析切削力，經常會將切削力分解成三個相互垂直的分力，如圖1所示。在圖中Fr表示總切削力、Fp表示背向力、Fc表示主切削力、Ff表示給抗力，其中Fp又可以稱為徑向力，Fp、Fc、Ff與總切削力Fr的關系為：

Fp=FpfcosKr

Ff=FpfsinKr

其中徑向力Fp的主要特點是在進行切削時，不會消耗功率，但會對工件造成振動、彎曲變形等影響，同時還會對工件的加工質量造成影響，徑向力Fp是驗算工藝系統剛度的主要依據，在進行細長軸加工時，需要根據精車、粗車的實際情況及需求，選擇合理的徑向力，而徑向力的大小與刀具角度的選擇有很大的關系，因此，在車削細長軸時，必須選用合理的刀具角度。

2刀具角度分析

2.1 刀具主要標注角度

在正交平面系中，刀具主要標注角度有主偏角Kr、刃傾角λs、前角γo、后角αo等，這些角度的正確性對細長軸的加工質量有直接的影響。

2.2 粗車刀具角度選擇

采用粗車進行加工時，由于加工量比較大，其切削力也比較大，導致細長軸在加工過程中，也容易受到振動、彎曲變形等影響，因此，在粗車加工過程中，要以減小徑向力Fp為主，根據公式和Fp=FpfcosKr可以看出，當主偏角Kr為90°時，徑向力Fp為0，此時細長軸不會受到徑向力作用，其彎曲變形量比較小，但工件完全壓在刀架上，容易發生甩動現象，因此，可以將主偏角Kr控制在75°-88°，此時細長軸的彎曲變形和振動能得到有效地控制。同時為有效地減少徑向分力，可以將刀尖圓弧半徑控制在0.15mm-0.25mm，將刃磨副偏角Kr`控制在8°-12°，當刃磨前角γo控制在15°-30°、車刀前刀面有3.5mm-4.0mm寬的斷槽時，其切削溫度比較低，卷屑性比較好，同時將后角αo控制在4°-6°，將刃傾角控制λs在4°-6°，這樣切屑會流向工件需要加工的表面，這就能有效地降低工件振動及彎曲變形。

2.3 精車刀具角度選擇

采用精車進行加工時，由于加工量比較少，其徑向力Fp也比較小，因此，在加工過程中，需要對工件表面粗糙度進行考慮。一般情況下，精車可以選擇寬刃彈簧刀、彈性刀桿，這樣不僅能保證工件加工的一致性，還能有效地減少振動。精車主偏角Kr要小，一般要控制在3°-5°，由于刃口比較鋒利，能產生很薄的切削層，因此，滿足工件表面粗糙度的需求。精車的刃磨大前角γo要控制在25°-30°，后角αo要控制在10°-15°，前刀面斷屑槽需要控制在110°-115°，這樣不僅能為切削排屑提供方便，還能為已完成加工表面的安全提供保障。精車刀具的刀刃寬度需要比進給量的2倍大，這樣可以光車細長軸，確保工件表面粗糙度符合相關要求。

結語

在進行細長軸加工時，要想不斷提高產品的加工質量及加工效率，有效地降低廢品率，必須有一套完善的加工工藝，控制好加工速度，選擇合理的刀具角度，降低切削力，從而有效地降低工藝系統的振動頻率，降低工件振動及彎曲變形，確保細長軸的加工精度符合相關要求。

參考文獻

[1]郭建華，張春明.CA6140機床車削細長軸刀具角度淺析[J].制造業自動化，2012，34（22）：142-143.

[2]李杭，張春明.車削小直徑細長軸刀具幾何角度及工藝方法的選擇[J].礦山機械，2012，40（09）：125-126.

[3]鄭鶴松.細長軸在車削加工中振動及刀具角度控制淺析[J].職業，2008（33）：71-72.

[4]戴海港，鄧志平.細長軸的雙刀車削加工方法組合[J].機床與自動化加工技術，2010（06）：183-184.