車削細長軸零件方法探討

撰文/李曉軍　王祎才

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車削細長軸零件方法探討

撰文/李曉軍王祎才

針對影響加工細長軸零件精度不高等因素，分析了如何提細長軸零件的加工精度，給出解決問題的具體方法。細長軸；變形；裝夾；精度

■733006甘肅畜牧工程職業技術學院機械工程系甘肅武威

通常軸的長度與之直徑比大于20 ～25(即L/d≥20～25)的軸稱之為細長軸。在車削過程中由于其剛性差，很容易產生彎曲變形，使加工出來的細長軸產生中間粗、兩頭細的形狀，嚴重影響零件的加工精度。同時還會引起工藝系統振動，影響零件的表面粗糙度。

1　引起細長軸產生彎曲變形的原因

車削細長軸采用的裝夾方式主要有兩種：一種是細長軸的一端用卡盤夾緊，另一端用車床尾架頂尖支承(一夾一頂)；另一種是細長軸的兩端均由頂尖支撐(雙頂尖)。通過分析研究，引起細長軸彎曲變形的原因主要有：

1.1切削力的影響

1.1.1徑向切削力的影響。徑向切削力是垂直作用在通過細長軸軸線水平平面內的，由于細長軸的剛性較差，徑向力將使其在水平面內發生彎曲變形。

1.1.2軸向切削力的影響。細長軸的剛性較差，其穩定性也較差，當軸向切削力超過一定數值時，將會把細長軸壓彎而發生縱向彎曲變形。

1.2切削熱的影響

切削熱會引起工件熱伸長。由于在車削過程中，卡盤和尾架頂尖之間的距離固定不變，這樣細長軸受熱后的軸向伸長量受到限制，導致細長軸受到軸向擠壓而產生彎曲變形。

因此可以看出，提高細長軸的加工精度問題，實質上就是控制工藝系統的受力及受熱變形的問題。

2　提高細長軸加工精度的措施

在細長軸加工過程中，為提高其加工精度，要根據不同的生產條件，采取不同的措施，以提高加工精度。

2.1選擇合適的裝夾方法

車削細長軸采用的兩種傳統裝夾方式中，采用雙頂尖裝夾，工件定位準確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細長軸，其剛性較差，細長軸彎曲變形較大，而且容易產生振動。因此只適宜于安裝長徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高的工件。

2.2直接減少細長軸受力變形

2.2.1采用中心架和跟刀架

采用跟刀架和中心架，相當于在細長軸上增加了一個支撐，增加了細長軸的剛度，可有效地減少徑向切削力對細長軸的影響。

a.中心架支承車削。車削細長軸時，用中心架來增加工件的剛性，當工件可以進行分段切削時，中心架支承在工件中間。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，其表面粗糙及圓柱誤差要小，并在支承爪與工件接觸處經常加潤滑油。為提高工件精度。車削前應將工件軸線調整到與機床主軸回轉中心同軸。

b.跟刀架支承車削。對不適宜調頭車削的細長軸，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承進行車削，以增加工件的剛性。跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個支承爪，它可以跟隨車刀移動，抵消徑向切削力，提高車削細長軸的形狀精度和減小表面粗糙度。比較理想的中心架需要用三爪中心架。此時，由三爪和車刀抵住工件，使之上下、左右都不能移動，車削時穩定，不易產生振動。

2.2.2墊塊

除跟刀架裝置外，還可根據工件長度，在工件下面墊放不等距的木塊(在切削中隨放隨取，保證拖板正常進給)，木塊直接墊放在床身上其厚度以能輕微托牢工件為宜，木塊制成半圓弧凹坑，運行時加機油潤滑。這種墊塊還具有消振作用。

2.3反向切削法

反向切削法是指在細長軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進給的加工方式。這樣在加工過程中產生的軸向切削力使細長軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補償刀具至尾架一段的工件的受壓變形和熱伸長量，避免工件的壓彎變形。

3　合理地控制切削用量

切削用量選擇的是否合理，對切削過程中產生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的。因此對車削細長軸時引起的變形也是不同的。主要有切削深度、進給量、切削速度三個因素的影響。

4　結論

細長軸的車削加工是機械加工中比較常見的一種加工方式。由于細長軸剛性差，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，選擇合理的切削用量和刀具角度等措施，可以保證細長軸的加工質量要求。

參考：

[1]王紹林.《機械制造工藝與裝備》.北京：中國勞動社會保障出版社.

[2]葛中民.《機械設計基礎》.北京：中央廣播電視大學出版社.