研究細長軸車削加工工藝

趙宏偉

摘 要：針對目前細長軸車削加工工藝應用過程存在的問題，文章從實踐角度出發，分析了細長軸車削加工工藝問題，并提出了具體問題的解決方法，其目的是為相關建設者提供一些理論依據。結果表明，只有在明確車削加工細長軸工件問題的情況下，才能使最具效用的加工工藝作用于工件的生產，進而提高其作用于工業化建設的質量效果。

關鍵詞：細長軸；車削；加工工藝；裝夾方法

細長軸，大多采用車床加工方式，以將軸長與直徑比控制在2025L/d之間。然而，在車削操作過程，因剛性不高，且受切削力與切削熱問題的影響，導致細長軸易出現彎曲變形現象。這不僅破壞了刀具與零件運動的準確性，還降低了零件的加工精度。為控制其影響，車削加工人員應在明確細長軸車削加工工藝特點的情況下，找出優化控制方向，繼而提高細長軸加工工藝的作用質量。如此，其作用于工業化生產就能滿足各設備系統運用的高精度、高耐久性要求。

1 細長軸車削的工藝特點

首先，由于工業產生工件細長軸具有剛性不高特點，因而，在車削加工過程中，一旦出現裝夾操作不合理問題，就會導致工件因切削力與重力影響出現彎曲變形問題。

其次，細長軸工件加工的熱擴散效果不強，這就導致其會在切削熱的作用影響下出現線膨脹現象。此過程，如軸的兩端加工為固定支承，工件就會因伸長而導致頂彎現象發生。

再次，車削細長軸的過程中，因工件較長，所以，需要增加一次性的走刀時間來提高車削加工質量。但此加工作業內容，會增加刀具的磨損，進而降低幾何形狀的加工精度。最后，由于細長軸的車削過程需利用跟刀架，因此，支承工件的兩個支撐塊還要適應零件的加工壓力，進而對工件的加工精度造成影響。

故而，加工工藝優化控制人員應根據上述特點，對實際的細長軸車削加工工藝進行分析研究，以確定最具科學合理性的加工工藝。[1]

2 細長軸車削加工工藝問題

車削加工作業導致細長軸出現彎曲變形問題的原因有二：

其一，細長軸車削加工會因切削力的影響出現變形問題。目前，細長軸車削加工產生的切削力有兩種，即軸向切削力與徑向切削力。這兩種切削力的車削加工作業，會對細長軸工件帶來不同程度的彎曲變形影響。軸向切削力的細長軸，其會因平行狀態而作用于工件的軸向方向。由此，切削力就會對細長軸工件作用形成一個彎矩。但軸向切削力對細長軸工件的彎曲變形造成的影響不大，但受細長軸本身的剛性與穩定性不高影響。當車削過程軸向切削力超出定值，就會導致工件被壓彎進而產生縱向的彎曲變形問題。

通常情況下，細長軸的車削加工，軸向切削力對工件加工彎曲變形影響程度并不大，可忽略不計。但因細長軸產品本身的剛性就不高，所以，其作用穩定性也不高。

其二，切削熱影響。車削細長軸的過程中，會因加工產生切削熱，繼而引起工件出現熱伸長問題。此外，因車削作業過程，卡盤與尾架頂尖固定不動，所以，兩者距離不變。因此，加工工藝應將提高細長軸的加工精度作為目標，即通過控制工件的受熱變形與工藝系統的受力程度，來達到車削加工效果。[2]

3 細長軸車削加工工藝問題解決對策

3.1 優選裝夾方法

當細長軸的車削加工設備為車床，加工工藝人員應采用雙頂尖裝夾，以提高工件定位的準確性，進而保證工件加工的同軸度。但在車削加工實踐過程中，因細長軸工件的剛性不高，且彎曲變形程度較大，所以，應控制好長徑比與加工余量，進而對工件的同軸度進行有效控制。此外，實際車削加工，要控制好頂尖的頂緊力，一旦過大，不僅會頂彎細長軸工件，還會影響細長軸車削加工工件的受熱伸長效果，進而導致工件出現軸向擠壓的彎曲變形問題。

3.2 直接減少細長軸受力變形

對于用中心架支承車細長軸來說，工件加工工藝，應采用中心架來提高其剛性。此過程，如工件能夠實現分段切削，應將中心架支承作用于細長軸工件的中間部位。此外，在安裝中心架前，應在工件毛坯中部車削出一段能夠支承中心架支撐爪的溝槽。如此，就能控制表面粗糙與圓柱的粗糙誤差。為提高細長軸工件的加工精度，應在支撐抓與工件接觸過程中，應添加潤滑油，并將工件的軸線調整至機床主軸的回轉中心同軸。

當車削支承中心架的溝槽比較困難或一些中段不需加工的細長軸時，可用過渡套筒，使支承爪與過渡套筒的外表面接觸。[3]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，并將木塊制成半圓弧凹坑。如此，實際車削加工運行過程就可增加機油潤滑，來降低細長軸的受力變形影響。

4 結語

綜上所述，因切削力導致的變形與切削熱影響問題，應在明確其產生過程及原因的情況下，將提高細長軸的加工精度作為目標，即通過控制工件的受熱變形與工藝系統受力程度，來達到車削加工效果。事實證明，只有在明確細長軸車削加工工藝問題的情況下，才能使優化措施的運用具備針對性，進而提高細長軸車削加工的質量。為此，相關人員應將上述分析內容與科研成果更多地運用于細長軸的車削加工工藝。

參考文獻：

[1]李康，陳風，郭國強，陳明.帶自制跟刀架的振動車削細長軸實驗研究[J].機械設計與制造，2015（06）：119121125.

[2]鄧志平，金龍，張洪.細長軸的雙刀車削加工精度的研究[J].中國工程機械學報，2014，12（01）：4447.

[3]李健，龐勇.細長軸車削加工徑向變形和切削力的分析計算[J].組合機床與自動化加工技術，2012（02）：2325.