普車教學切削加工細長軸常見問題的探討

胡曉陽

（漯河技師學院， 河南 漯河 462000）

引言

工業是國民經濟的主導，機械制造業是國民經濟的基礎，其發展直接影響到國計民生和國防力量。因此，各國都把機械制造業的發展放在首要位置，努力提高本國機械制造技術。

我國在職院校的學生是機械加工制造業的后備軍，隨著技能項目中技能標準的變化和進步，從傳統的技能到現代的技能，從單一的技能到多元化的技能，從以訓練為基礎到以職業實踐為基礎，機械加工設備越來越高端，一體化教學體系及教學模式顯得尤為重要。

1 細長軸在切削加工過程易出現的問題

細長軸的加工，對普車工加工來說是一個比較難的課題，在機械制造行業內部流傳著這樣一句話，“鉗工怕鉆眼，車工怕車桿”，這個桿就是細長軸類工件。對普通車加工的學生來說，車細長桿就更難了，針對教學中車削細長桿時會出現的一些問題做一個初步的探討和研究。

1）受切削熱線性膨脹伸長變形。

2）受切削力作用產生彎曲，引起振動，影響加工的精度和表面粗糙度。

3）由于工件自重彎曲變形引起振動，形位精度低表面加工質量差。

4）工件高速旋轉時，在離心力作用下，加劇工件彎曲和振動。

細長軸加工是一項難度較高的車削技術，考慮到學生實操技能水平、成本管理以及課題與實際生產相結合，需從刀具、切削用量、機床精度、輔助工具精度的選擇、工藝安排等多個方面針對問題進行解決。

2 細長軸在切削加工過程中問題分析處理

1）在理論上材料不管硬度大小，一根軸長度只要符合長度與直徑比值大于25 就可以認為是細長軸，其在加工過程中都會受到切削力、重力、切削熱的因素產生彎曲變形以及振動。長度比例越大，車削加工難度越大，越不易保證形位精度和圖紙要求的表面質量，這就需要教會學生正確診斷與排除，規范實操。

2）一般情況下學生操作水平不高，關鍵尺寸控制難度較大，所以細長軸的切削加工對他們來說是最難的課題。在切削力和切削熱的作用下，長時間連續車削，會使一個工件還沒有完成從粗車到精車階段，刀具就會受到磨損，所以很難車出一個尺寸合格、表面粗糙度好的工件。這就要求操作人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在工藝編排時充分考慮細長軸加工的特點，正確選擇刀具及切削用量。刀具的選用原則：強度高、剛度好和抗振性強，精度高、可靠性好，耐磨性及切削性能好。要保證切削加工中不會發生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響加工的情況，要求刀具及與之組合的附件必須具有很好的可靠性及較強的適應性。從而能夠使刀具能夠承受連續切削的工況，減少磨鈍、更換次數，以提高刀具使用的壽命。

3）要充分降低加工時的溫度，不能使工作區域溫度升高而降低刀具使用壽命。切削液有水溶液、乳化液、切削油之分，在加工細長軸時，不能選擇有降溫作用的水，應該選擇能起冷卻作用和潤滑作用的乳化液作為加工時的冷卻液體并保證其得到充分使用，這樣才能把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效降低切削溫度，減少工件和刀具的受熱變形，保持刀具硬度，提高刀具精度和耐用度。

4）還要合理選擇刀具的幾何參數，減少刀具加工時徑向力的作用，防止工件彎曲變形。為減少加工時刀具對工件所產生的軸向力對工件造成變形所導致的工件報廢，選擇較大主偏角，這樣可以減小切削時所產生的背向力，使工件所受外力減小，從而減小了工件的彎曲變形。同時力減小了，振動也會減弱，所以細長軸車刀的主偏角宜選取80°～93°，并且刀具其他角度的合理使用也能減小切削力，降低切削熱。比如：增大前角，使刀具鋒利。這樣切削時產生的力就小，切削輕快，從而切削時產生的熱也會減少。還有磨刀石的刀尖圓弧半徑應盡量小，刀尖鋒利也能減小切削時所產生的切削力，還能減小工件的彎曲變形。

5）為了提高工件表面質量，使加工的工件符合圖紙要求，應控制切削的流向，不能把切削流向已加工好的表面。所以，不僅要磨好斷削槽，使切削順利彎曲折斷，而且還要使磨正的刃傾角λs=1°～3°，控制好切削流向待加工表面，同時正的刃傾角也能增加車刀的銳利程度[1]。

6）在加工細長軸前還要考慮車床在使用過程中由于磨損對加工帶來的影響，主軸經過空車運轉試驗合格，應對其自身精度進行檢驗。車床精度檢驗是機械加工一體化課程體系一個課題，能提升學生對機械加工執行規范操作的意識。機床本身的精度對加工精度適當的調整有，主軸前端的調整螺母徑向跳動、主軸軸頭卡盤安裝錐面的徑向跳動實測應不大于0.02 mm；主軸軸線與床身導軌平行度（水平面內）在300 mm，長度上允許勾頭0.02 mm；主軸軸線與床身導軌平行度（垂直平面內）在300 mm，長度上允許仰頭0.02 mm；主軸軸線與尾座套筒軸線高度偏差允許尾座高0.03 mm。

7）合理安排工藝，細長軸一次走刀時間長，產生的車削熱經長時間積累，使工件本身溫度升高，從而發生熱變形，采用一夾一頂的裝夾方式進行加工，工件軸向位置固定，受熱線性膨脹，伸長工件只能形成“弓”形。當工件旋轉時產生離心力，使工件彎曲變形進一步加劇，從而導致車削加工無法進行，當細長軸工件變形到一定程度時，會有被甩出去的危險。所以裝夾時，后頂尖改用活頂尖，當細長軸變形時，能通過自身的伸縮量來抵消工件的變形。或將三爪卡盤夾持改為間接夾持，即把細長軸夾持部分纏繞一圈鋼絲，用三爪自定心卡盤夾緊，這樣減小了卡盤和工件的接觸面積，使工件在卡盤內自由地變換位置，避免夾緊時形成彎曲力矩，在切削過程中的熱變形也能得到及時調整。用此方法車削時，改變車削走刀方向，由原來的正常尾座向卡盤方向車削變為由卡盤向尾座方向車削，這樣改變了車削力的方向，使細長軸受到軸向拉力，并且利用彈性頂尖的間隙使工件不易變形。

3 結語

教學的實踐證明，車削細長軸時，合理的工藝安排是關鍵，同時做到采用合理的裝夾方法和加工方法，正確選擇刀具的幾何角度、切削用量，使用恰當的冷卻潤滑，通過理論與實踐有效結合，可以保證細長軸的加工質量。教學的目的是為了培養適應企業需求的技能型人才，因此，只有那些具備熟練的操作技能、較強的實踐操作經驗、極強的思維能力的學生才能為企業創造更多的經濟效益，采用一體化教學不僅能拓寬學生的知識面，同時還可以達到培養學生綜合素質的教學目的。