細長軸加工精度的控制對策研究

陳勝強

摘 要：當前，我國的機械加工水平得到了大幅度提升，因此社會對生產加工也提出了更高的要求，尤其對加工精度要求更為嚴格。在細長軸的加工過程中，由于受到各種因素的影響，存在著加工質量問題，從而影響了工件的質量。本文主要對細長軸加工質量問題和影響加工精度的因素進行了分析，然后提出了細長軸加工精度控制的措施，希望有助于實際的發展。

關鍵詞：細長軸;加工精度;影響因素

中圖分類號：TG51 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）04-0043-02

Research on Control Strategy of Machining Accuracy of Slender Shaft

CHEN Shengqiang

（Zhengzhou Technician College，Zhengzhou Henan 450006）

Abstract： At present， China's level of mechanical processing has been greatly improved， so the society has put forward higher requirements for production and processing， especially on the requirements of processing accuracy. In the process of processing slender axle， due to the influence of various factors， there are processing quality problems， which affect the quality of the workpiece. This paper mainly analyzed the quality problems of slender shaft processing and the factors affecting the processing accuracy， and then put forward the measures to control the processing accuracy of slender shaft， hoping to contribute to the actual development.

Keywords： slender shaft;machining accuracy;influencing factors

目前，工件加工中采用車削和磨削的方式已很難滿足細長軸工件加工要求，工件的精度、加工效率和質量都很難得到保障。在細長軸的加工中，對工件加工要求較高，因此，企業需要做好精度控制的工作，避免受到不良因素影響造成加工精度得不到有效控制的現象。

1 細長軸加工質量問題和影響加工精度的因素

1.1 細長軸加工質量問題

從細長軸的加工現狀可以看到，其中還存在著一些質量問題，如加工變形的質量問題。細長軸工件的切削加工過程中，會受到刀具不同方向的作用力。在加工時，這些削力比較容易對細長軸工件產生扭矩，使得工件垂直平面產生彎曲，軸向力沿著軸線方向產生作用力對工件構成彎矩，使得徑向力發生變化，從而造成細長軸的變形[1]。此外，由于自動下垂造成的彎曲，在高速旋轉時會出現質量問題。

1.2 細長軸加工精度的影響因素分析

①自身特性和熱度因素。細長軸加工精度影響因素是多樣的，在加工過程中其自身的形狀特性會使得加工發生振動，由于機械擺放位置的偏差等造成微變形，從而降低加工的精度。細長軸的散熱性能相對較差，通常由于原始桿件經切削和淬火調質加工造成。切削過程中采用多種工具和工件發生摩擦，從而產生熱量，造成細長軸加工的過程中溫度升高，這一高溫因素也較易造成工件的變形。

②長度因素。在細長軸加工過程中，其加工精度受到長度因素的影響，細長軸的長度越長，在實際加工過程中耗費的時間就越長，加工的難度也會增大，長度長會降低細長軸幾何形狀精度。所以，在細長軸的實際加工中，較易出現形狀上的誤差，最易出現的質量問題是竹節形和腰鼓形。竹節形產生的原因是加工時刀架和支承塊對零件施加了較大的壓力。此外，支撐爪壓力大小也會對細長軸的加工精度產生影響[2]。如果力度較小就不能達到增加剛度的效果，力度過大會造成工件和車刀過度擠壓，增大切削的深度，細長軸直徑就會變小。產生腰鼓形的原因是車到工件中間位置細長桿出現彎曲變形，使得切削深度減小。

③機床精度和磨損因素。影響細長軸加工精度的因素體現在機床精度和磨損因素上，主軸回轉精度因素方面，加工細長軸時主軸出現徑向跳動，回轉軸線相對刀具位置會出現變化，使得半徑發生變化，從而影響細長軸的加工質量[3]。主軸出現擺動后，回轉軸線相對于刀具在軸向和徑向位置發生變化，從而影響工件圓度和圓柱度。從車床導軌幾何精度的影響方面來看，導軌垂面縱向平直度發生變化，會影響刀具中心高度。刀尖位置下降之后工件半徑會增加，從而會影響工件的加工精度。

④其他因素。加工過程中受到切削熱的作用會出現彎曲變形、材料硬度不均、內部受力不均等問題，進而造成工件的變形。加工細長軸時，刀具和工件之間是相對運動的，摩擦力作用產生熱量，在熱量積累過程中細長軸溫度會不斷升高，當超過極限承受溫度后會造成細長軸變形，對加工精度有很大的影響。細長軸的尺寸特征和熱量的擴散能力差，使得刀具切削時熱量擴散量小于聚集量。如果細長軸出現變形，高速旋轉后彎曲會產生很大的離心力，很難保障車削正常工作。

2 細長軸加工精度控制措施

細長軸加工精度的控制較為關鍵，保障細長軸整體加工質量的措施，要從各個方面進行考慮分析。

①科學地選擇細長軸加工工藝。加工細長軸工件保障其加工精度，要充分重視工藝的選擇。細長軸加工選擇熱處理方法和切削用量等，要結合實際需要，切削深度控制過程中，要對細長軸有充分的了解。細長軸剛性差，毛坯彎曲和余量不均較易造成誤差，其車刀前角大，為保障刀刃的強度，后角通常設置較小，6°～8°比較合適，裝刀的過程中高于工件中心0.1～0.3mm，以提高加工工件的穩定性。具體加工細長軸時，刀刃傾角設置在3°能保持切削平穩，保證加工表面的光滑。細長軸工件加工走刀次數不能過少，可以結合實際需要增加走刀次數，有利于控制切削力和加工工件的穩定性。

②注重裝夾方式的優化。保障細長軸加工的精度，需要在細長軸的加工中優化裝夾方式。細長軸零件采用較為常用的一端卡盤一端頂尖裝夾方式。頂尖的壓力較大時，切削熱就會造成工件伸長受阻，所以這種裝夾方式易產生加工變形的質量問題。頂尖的壓力較小時，很難保證切削穩定。因此，需要改進裝夾方式，裝夾基面和頂尖孔定位不一致易出現彎曲，通過在工件以及三爪卡盤間增鋼絲圈，使得卡爪和工件線性接觸，有助于調節方向。

③注重選擇合適切削法和幾何角度。加工細長軸的過程中，要充分控制好精度，將工件彎曲變形控制在合理范圍，要求橫軸方向上角度盡量小，合理控制刀具前角和主偏角，保障刀具有足夠的強度，適當增加前角度數，減少加工中的誤差。結合車削細長軸和其加工要求，選擇合適的切削方法，采用反向進給車削的方法，向彈性頂尖方向壓縮，最大程度上減小車削中的變形量，保障加工的精度和整體質量。

④科學選擇輔具和刀具，保障加工精度。在細長軸的實際加工過程中，要充分注重輔具和刀具的科學選擇，這也是影響加工精度的重要因素。因此，在加工工件的過程中，要減小主切削力和徑向力，細長軸車刀選擇使用硬質合金車刀，選用主偏角通常是在75°～90°，車刀前角通常很大，加大前角角度能減少切削變形的質量問題，提高刀刃強度。在輔具的選擇過程中，要注重發揮其加工工件剛性的作用，避免細長軸加工切削時出現變形問題。

3 結語

在加工細長軸工件的過程中，要選擇科學的應用方法，從多方面保障細長軸工件加工的整體質量。加工精度會受到多種因素影響，克服加工中出現的質量問題十分重要。通過對細長軸加工精度的影響因素分析，并提出控制措施，希望能為解決實際問題提供參考。

參考文獻：

[1]梁云.淺談細長軸類工件的車削[J].職業，2017（S1）：203.

[2]沈勇，郭輝.新型加工細長軸類工件的拉壓式尾座機構裝置[J].工具技術，2016（2）：74-76.

[3]高振山.淺談細長軸類工件的磨削加工[J].機電信息，2018（6）：110-111.