關于加工細長軸方法探略

王美華

摘要：軸類零件在機械工業中占有重要的地位，主要的作用是能夠和別的零件進行組合，成為機器中重要的組成部分。隨著人們對零件技術加工質量的要求越來越高，加工細長軸的方法也變得越來越多。本文通過分析影響細長軸加工精細度的主要因素，提出解決細長軸加工的主要技術性問題，以便更好地保證細長軸加工的質量。

關鍵詞：細長軸；方法；加工精度

細長軸可以應用于機器加工的各個靈越，應用廣泛，對于細長軸的精密程度至今還是一向比較難以解決的技術項目。但是我國關于細長軸光整加工階段主要應用的是磨削加工。這種磨削加工的工作效率很低，需要大量的勞動力，容易讓被加工的工件產生損傷，還有可能在進行磨削加工的時候破壞工件的表面質量。

一、細長軸加工的特點

1、細長軸剛性很差。在車削加工時，如果裝夾不當，很容易因切削力及重力的作用而產生彎曲變形，從而引起振動，降低加工精度和表面粗糙度。

2、細長軸的散熱性差。在切削熱的作用下，工件軸向尺寸會變熱伸長，如果軸的兩端為固定支承，則會因變擠而產生彎曲變形，甚至會使工件卡死在頂尖間而無法加工。

3、工件高速旋轉時，在離心力作用下，加劇工件彎曲與振動。

4、細長軸軸向尺寸較長，加工時一次給所需時間長，刀具磨損較大，從而增加了工件的幾何形狀誤差。

二、引起細長軸變形彎曲的因素

1、切削力引起的變形。在對細長軸進行加工的時候，所產生的削力是無窮的，主要是削力、背向力和進給力，在切割工程中所受到力的影響是不同的。在切割中受到背向力影響的時候，一般垂直于給進力的方向上的分離，這個時候，細長軸表面受力，水平表面就會變得彎曲。

當進行細長軸加工的時候，一般的給進力在運動的上方受力。給進力產生的彎曲變形主要體現在以下兩個方面：（1）細長軸的一頭被夾持在卡盤中間，另一頭施以進給力時，就像在一根桿子上施加一個偏置壓力，就容易產生彎曲變形。（2）工件有了上述彎曲變形后，在高速回轉下，由于離心慣性作用，又加劇了變形，并引起了振動。

2、切割熱引起的變形。細長軸在工作的時候會產生很大的熱量，其熱量是車削熱，在車削熱的狀態下，會讓一些工件伸長。受到熱的作用一些工件會變形，在車削的過程當中，雖然卡盤和尾座是不懂的，距離也是不變的，但是經過細長軸工作變熱的原因，細長軸拉伸長度就會受到影響，受到一定的限制，經過他們之間的擠壓，受到切割熱的影響就會變形。

3、受切割量的影響。細長軸在進行工件加工的時候，有時候需要進行計算尺寸的，如果細長軸軸向尺寸偏大，那么進給量就會變小，所以在加工的過程中就會需要很長的時間，加工一次所需走刀時間較長，走刀在進行過程中回合一些零件進行接觸，接觸量比較多，從而造成刀具磨損嚴重，使工件容易產生錐度。

4、車削力變大，受到車削振動較大。加工過程中由于受到切削力和離心力的共同作用，易產生切削振動，工件表面粗糙度難以保證加工要求。

三、提高細長軸精度加工的策略

1、圓軸滾壓，增大表面接觸面積。細長軸工件外圓在滾壓加工時，當外圓表面受壓，金屬的晶粒向徑向軸心延伸，但這是有限的，金屬的晶粒還不得不向軸的兩端延伸，所以，經過旋風式外圓滾壓加工的細長軸，其長度是略有增加的。故采取一端卡盤一端頂針的裝夾方式，頂尖部分應該有能少量自動伸縮的結構，以確保工件伸長時，不致于頂尖的阻力而將工件頂彎。

2、減少熱變形伸長的影響。車削時，因切削熱傳導給工件，使工件溫度升高，工件就開始變形伸長，工件就受擠壓彎曲，一旦產生彎曲后，細長軸就很難進行加工，因此，加工細長軸時，需采取措施以減小熱變形的影響：（1）進行滾壓加工。屬切削刀具引起的誤差、振動和熱變形等其他形式的誤差，這樣就會使得切削加工精度比工作母機的精度低，所以精加工階段要保證工作母機的精度比被加工零件的精度高，這樣才能保證加工零件的精度。當采用同樣的滾壓條件對不同的塑性材料進行滾壓加工時，會得到不同的滾壓效果。（2）使用彈性回轉頂尖來補償熱變形伸長，實踐證明，用彈性回轉頂尖加工細長軸，可有效的補償工件的熱變形伸長，工件不易彎曲，車削可順利進行。（3）加注充分的切削液。車削細長軸時，無論是低速切削還是高速切削，使用切削液進行冷卻，能有效地抑制工件溫度上升，從而控制熱變形。（4）刀具應經常保持銳利狀態，以減小刀具與工件的摩擦發熱。

3、切削用量的選擇。在盡量大的進給量的前提下，盡可能的提高切削速度和背吃刀量。這是因為：（1）結合反向切削，采用大的進給量，增大進給力，工件在強有力的拉伸作用下，能消除徑向的振動，使切削平穩。（2）大的進給量，相當于車削細牙螺紋，走刀方向一側的后角減小一個螺旋升角，前角增大一個螺旋升角。小的后角減小崩刃，大的前角減小切削力并對切削變形有利。

4、采用適當的車削方法。（1）一夾一頂上中心架，或兩頂尖上中心架，正裝車刀車削，適用于允許調頭接刀車削的工件。 （2）一夾一頂上跟刀架，正裝車刀車削，適用于不允許調頭接刀車削的工件。兩爪跟刀架不適用于高速切削，三爪跟刀架適用于高速切削。（3）一夾一頂或一夾一拉，卡盤夾緊面用開口鋼絲圈，上跟刀架，反向進給，適用于精車長徑比L/d<50 的軸。（4）改裝中滑板，設前后刀架，兩把 45°車刀同時車削，工件振動和變形小，加工精度高，適用于批量生產。

四、結語

細長軸精加工階段，通常使用磨削、車削等傳統的材料加工方法時，由于細長軸長徑比大造成剛性差，且長軸零件的熱擴散能力弱，在切削力、重力、慣性力和切削熱的共同作用下，將破壞零件和刀具之間的相互位置關系，因而很容易產生彎曲變形、振動、表面灼傷等情況，從而降低了長軸的加工質量。

參考文獻

[1] 陳日曜.金屬切削原理（第二版）[M]. 北京：機械工業出版社，2015.

[2] 楊授時.中級車工技術. [M]. 北京：機械工業出版社，2016.