SUS321細長軸加工

吳鳳同

（江蘇省東臺中等專業學校，江蘇 東臺 224200）

1 工件

2 圖樣常見的加工缺陷和解決方法

細長軸在加工中常見的缺陷有竹節，腰鼓，振動紋和錐度及彎曲超標等。

2.1 竹節型。在粗加工時由夾持過松或過緊引起。

2.2 腰鼓型。跟刀爪和工件表面摩擦引起刀爪磨損，使其與工件表面之間產生間隙。

2.3 振動和錐度及彎曲。跟刀爪頂得太松，工件產生振動。頂尖頂的過緊，工件受熱后變形伸長，產生彎曲，過松會產生振動，主軸旋轉中心和尾座頂尖不重合會產生錐度的誤差。

3 刀具選擇

3.1 刀具材料選擇

采用TiC-TiCN-TiN復合涂層刀片的車刀，因為這種涂層硬質合金材料的刀片，具有良好的強度和韌性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦因數和更高的耐熱性，而成為車削不銹鋼的良好刀具材料。切斷刀片，選用YW2材料的刀片作為切斷刀。加工時切削力大，故刀桿必須具備足夠的強度和剛度，以免在切削中發生顫振和變形。這就要求選用適當的刀桿截面積，同時調質處理的45鋼或50鋼來制造刀桿。

3.2 選擇合理的刀具角度

為了減小車削細長軸產生的彎曲變形，要求車削產生的切削力越小越好。從車削鋼料時得知：當前角γ0增加10°，徑向力Fr可以減少30%；主偏角Kr增大10°，徑向分力Fr可以減少10%以上；刃傾角λs取負值時，徑向力Fr也有所減少。

3.2.1 前角（γ0）增大前角可以降低切削力，所以前角取γ0=20°。車刀前刀面應磨有斷屑槽，屑槽寬B=3～4mm，配磨br1=0.1～0.15mm，γ01=－25°的負倒棱，使徑向力減少，出屑流暢，卷屑性能好，切削溫度低，減輕和防止細長軸彎曲變形和振動。

3.2.2 主偏角（kr）為了徑向力減小，軸向力增大，減少切削時的振動和彎曲變形，但同時有有一定的徑向力頂緊工件，主偏角 Kr=90°（裝刀時裝成 85°～88°），配磨副偏角Kr'=8°～10°，刀尖圓弧半徑γS=0.15～0.2mm，有利于減少徑向力。

3.2.3 刃傾角（λs）為了是車刀順利的切入工件，刃傾角選負直，為-3～-9度左右，切屑流向待加工表面，避免劃傷工件，光潔度下降。

3.2.4 后角較小 a0=a01=4°～6°，起防振作用。

4 工件加工

4.1 準備工作

（1）確定工件的加工內容。確定被加工工件需在本機床上完成的工序內容及其與前后工序的聯系。（2）確定工件的裝夾夾具。根據已確定的工件加工部位、定位基準和夾緊要求，選用或設計夾具。采用液壓高速動力卡盤，因它在生產廠已通過了嚴格的平衡，具有高轉速（極限轉速可達 4000～6000r/min）、高夾緊力（最大推拉力為2000～8000N）、高精度、調爪方便、通孔、使用壽命長等優點。為減少不銹鋼細長軸加工時受力變形，提高加工精度，采用液壓自動定心中心架，定心精度可達0.03mm。（3）確定加工方案。制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠，先內后外，走刀路線最短。

4.2 選擇合適的裝夾定位方法

（1）在雙頂尖間或一夾一頂安裝工件。一夾一頂安裝：即軸的一端外圓用卡盤夾緊，一端用尾座頂尖頂住中心孔的工件安裝方式。這種安裝方式可提高軸的裝夾剛度，此時軸的外圓和中心孔同作為定位基面，常用于長軸加工及粗車加工。雙頂尖法裝夾法。工件定位準確，易保證同軸度。但用該方法裝夾細長軸，其剛性較差，細長軸彎曲變形較大，而且容易產生振動.因此不適該工件。（2）使用跟刀架或中心架安裝。在加工長軸類零件時，用跟刀架或中心架與軸外圓表面接觸支承，以加強工件剛度，提高加工精度。（3）雙刀切削法。采用雙刀車削細長軸改裝車床中溜板，增加后刀架，兩把車刀，徑向相對，前車刀正裝，后車刀反裝。工件受力變形和振動小，加工精度高，適用于批量生產。（4）采用反向切削法車削細長軸。在加工過程中產生的軸向切削力使細長軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補償刀具至尾架一段的工件的受壓變形和熱伸長量，避免工件的壓彎變形。（5）合理地控制切削用量。a.切削深度（t）。在工藝系統剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車削時產生的切削力、切削熱隨之增大，引起不銹鋼細長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削不銹鋼細長軸時t=0.1～0.2mm。b.進給量（f）。進給量增大切削力不是按正比增大，因此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。f=0.17～0.23mm/r。c.切削速度（v）。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，不銹鋼細長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使不銹鋼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。對該工件，切削速度要適當降低。v=50～80m/min。（6）妙用冷卻液。合理地使用潤滑液能改善切削條件達到事半功倍的效果。

由于不銹鋼的韌性大、切削不易分離，要求冷卻液要有較高的冷卻性能，以帶走大量的熱量。冷卻液要有較好的滲透性，在切削中滲入到金屬區的微細隙線中，使切屑易斷離。由于粘性大、熔著性大，在切削螺紋過程中容易產生積屑瘤，故應使冷卻液具有較高的潤滑性能。

取用幾種合適的冷卻液：（1）硫化油的配方為：礦物油98%，硫2%。（2）間接硫化油配方為：礦物油78%～80%，黑機油、植物油 18%～20%，硫 1.7%。（3）F43號機油適合于作不銹鋼切削的冷卻潤滑液，對車不銹鋼螺紋效果最佳。其配方為：5號高速機油83.5%，石油磺酸鈣4%，石油磷酸鋇4%，氧化石油脂鋇皂4%，二烷硫代磷酸鋅4%，二硫化0.5%。

[1]周宇.細長軸加工中刀具幾何參數的選擇[J].機械制造與自動化，2011.