細長軸零件的加工方法

在普通車床上加工細長軸對操作人員車工操作技能水平要求比較高。筆者經過不斷的摸索，找出了一些方法和技巧，在此，談幾點車削細長軸零件的步驟和體會。

一、車中心架位、車端面、鉆中心孔

為了能夠在細長軸兩端軸徑上加工出圓柱度和粗糙度較高的中心架位，為下一步車端面、鉆中心孔打好基礎，筆者制作了尾座夾頭，其原理類似于四爪卡盤。尾座夾頭的一端安裝在莫氏5號活頂尖上，夾頭內徑、錐度與活頂尖外徑、錐度實配，夾頭的另一端孔徑、比零件毛坯尺寸大15mm～20mm，深50mm，并在對稱位置打4個M16～M20頂絲孔（如用3個頂絲不易調整、找正工件）。使用四爪卡盤裝夾工件，依靠車床前端的四爪卡盤和尾座夾頭的四個頂絲固定調正工件位置，這種方法方便、實用、好操作，俗稱“借余量”，可以很好地避免出現因工件毛坯的彎曲變形造成影響正常加工的問題。

1.車兩端中心架位

工件調正位置后，操作者依次車出細長軸兩端的中心架位，并保證兩端中心架位外徑尺寸一致，以便于中心架的安裝和調整，同時，要保證所車出的中心架位表面粗糙度和圓柱度精度，否則會影響工件下一步的加工精度。

2.車端面、鉆中心孔、車卡盤裝夾位置

先架上中心架，研磨中心架三個支撐爪與工件的接觸面，調整支撐爪的位置，使工件旋轉中心與機床軸心重合，并使支撐爪與工件外圓保持微小間隙接觸，充分注油潤滑、鎖緊中心架、啟動設備，然后，開始車端面、鉆中心孔、車出卡盤裝夾位置。

這樣操作的優點是：中心架位粗糙度和圓柱度精度高，支撐工件牢固、穩定、調整方便，材料毛坯如有彎曲變形等缺陷容易校正，車端面鉆中心孔的質量高，并且不易打刀、不易折斷中心鉆。在實際生產中，有時鉆出的中心孔為橢圓形或為棱形，原因就是由于中心架位精度不高造成的。

二、裝卡工件方式

在工件同軸度要求不是特別高的情況下，車削細長軸通常采用一卡一頂裝夾的方法，這樣夾緊力大、便于調正，工件的剛性好，同時配合使用跟刀架做輔助支撐，需要注意的是：卡盤夾持工件的長度要盡可能縮短，并盡量多倒一至兩次頭，以提高卡盤爪夾緊面與工件頂尖孔的同軸度，消除過定位對工件造成的扭曲（俗稱別勁），也可以在卡盤爪和工件之間纏一圈鋼絲并研磨頂尖孔。

后頂尖應選用彈性活頂尖，減少細長軸受熱后的伸長，避免因工件受熱產生的熱彎曲變形，使切削加工順利，保證零件的加工質量。

三、調整車床加工錐度

在加工細長軸之前，操作者必須首先調整車床加工錐度，使車床主軸旋轉中心與尾座頂尖中心一致。只有把車床加工錐度消除了，跟刀架才能正常的使用，加工出的細長軸質量、精度才能達到要求。

具體方法是：先車削靠車床尾座零件一端的一段外徑，再車削鄰近卡盤處零件的一段外徑，保持中拖板進刀刻度一致，然后用外徑千分尺測量兩端外徑尺寸，根據兩端尺寸調整尾座（可用磁力表檢測尾座調整、移動量），直至所車出的工件兩端尺寸經測量一致（調整車床加工錐度時，可適當考慮車削加工中的刀具磨損，和跟刀架支撐爪的磨損量）。

四、跟刀架的使用

正確地使用跟刀架可以有效地提高工件的鋼性，避免工件震動，減小工件變形。三支撐爪的跟刀架使用的較為普遍，它的優點是：在車削加工中，跟刀架的三個支撐爪和車刀從四個方向抵住工件，使工件上下、左右都不能移動，車削時更加穩定，不易產生振動。

使用跟刀架時，操作者要首先研磨跟刀架的三個支撐爪和工件之間的接觸面，使其保持良好接觸，和相同的微小間隙，保持松緊適當并可以自由移動同時，要充分冷卻、潤滑。

如果跟刀架的三個支撐爪和工件接觸太松或不接觸，就起不到支撐作用，提高不了細長軸的剛性，在加工中工件會出現震動。如果支撐爪的壓力過大，或三個支撐爪的壓力不均，工件在切削加工中會出現不穩定，造成切削深度不均，工件直徑大小不一，產生“竹節”形。

同時，操作者要注意力集中，密切觀察跟刀架三個支撐爪和工件之間的松緊變化程度，注意后頂尖和工件之間的松緊程度并及時做出調整。

在粗加工和半精加工時，可將跟刀架跟在車刀后面；精加工時將跟刀架跟在車刀前面，以避免精加工表面被跟刀架的三個支撐爪劃傷，這樣可以保證加工出的工件尺寸精度和表面粗糙度達到要求。

五、使用反向走刀切削

反向切削是指在細長軸的車削過程中，車刀從車床卡盤方向向尾架方向進給加工，這樣，切削加工過程中產生的軸向切削力使細長軸受拉并由尾座承受，可以防止和減小工件的震動，消除軸向切削力引起的彎曲變形。

具體的方法是：可先用合金60°車刀在靠近卡盤的一端車出一段基圓，然后將跟刀架支撐在基圓上，車刀在跟刀架前面，在基圓上輕輕對刀，達到深淺合適、直徑尺寸一致，然后就可以直接走刀進行切削加工。

六、充分使用冷卻潤滑液

冷卻潤滑液的作用非常大，一般使用15％的乳化液。它能快速吸收并帶走大量的切削熱，降低車刀和工件的溫度，防止工件的熱變形。細長軸加工的一個關鍵問題，就是需要解決工件的熱變形問題。

切削細長軸零件因走刀時間比較長，不可避免的會出現車刀和跟刀架支撐爪的磨損，這就對切削加工造成很大的影響，冷卻潤滑液可以滲透到工件和刀具、工件和跟刀架之間，形成一層保護膜，減小工件和刀具之間、工件和跟刀架支撐爪之間、刀具和鐵屑之間的摩擦，降低切削力和切削熱，減少刀具和跟刀架支撐爪的磨損，提高工件的表面質量。同時，它還能提高斷屑效果，將鐵屑快速沖走，使切削加工順利進行。

七、合理使用刀具

合理使用刀具可以減小切削力、切削熱、減小震動和彎曲變形，保持車刀鋒利可以有效地減少切削熱，使切削加工順利進行，刀具常用合金牌號YT15的60°車刀。

車刀要選取較大的前角15°～30°以保持車刀鋒利。同時，為增大前角可以將車刀裝得略高于工件中心，使后角減小可以使車刀后面對工件起到支撐作用，減小工件的震動。

車刀要增大主偏角，可以減小徑向力，減小彎曲變形。為提高已加工表面的質量，使鐵屑流向待加工表面，刀具刃傾角應選為正值。為使切屑順利卷曲、折斷，前刀面應磨出斷屑槽，刀尖圓弧盡可能減小，以減小切削力。

八、合理選擇切削用量

加工細長軸要盡量選擇中、低轉速，減小離心力，從而減小工件的彎曲變形。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。

1.切削深度

隨著切削深度的增大，車時產生的切削力、切削熱隨之增大，引起細長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細長軸時，操作者應盡量減小切削深度。

2.進給量

進給量增大會使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此細長軸的受力變形系數有所下降。如果從提高切削效率的角度來看，增大進給量比增大切削深度有利。

3.切削速度

提高切削速度有利于降低切削力。這是因為，隨著切削速度的增大，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小，細長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使細長軸在離心力作用下出現彎曲，破壞切削過程的平穩性，所以切削速度應控制在一定范圍。對長徑比較大的工件，切削速度要適當降低。

細長軸的加工技術雖然較難掌握，但只要找出規律，不斷總結經驗，仍然可以加工出合格的細長軸工件。

（作者單位：鄭州市技師學院）