細長軸加工難點攻關

桂林金格電工電子材料科技有限公司(廣西 541002）劉繼征 文德林

1.圖樣及工藝分析

如圖1所示，該細長軸直徑最少為φ(5±0.01)mm，軸總長為130mm，端同軸度要求為φ0.02mm，表面粗糙度 Ra=1.6μm，其材質為 40Cr，調質 240～270HB。其一，該細長軸用于定位元件加工所用，因此，該細長軸須具有足夠的剛性外，其尺寸、表面粗糙度、形位公差要求較嚴。在加工該類軸時，有的軸更細，軸徑為φ(4±0.01)mm，軸徑長度為45mm，在調試工件過程中，多次采用上述一夾一頂方法加工，如左端軸細而長，而右端軸徑較大，剛性較差，即使該軸兩端面中心孔位置非常準確，活動頂尖稍頂細軸中心孔或松開，其細軸變形達0.05～0.15mm，其形位公差均不符合圖樣要求，導致工件報廢。其二，從該細長軸綜合性能如裝配等各方面考慮，該細長軸須采用整體式結構。這里，本人采用了加工精密模具或夾具的類似方法，即二次裝夾工件加工找正法，以消除在加工過程中出現細長軸變形等缺陷，從而達到圖樣技術要求。

圖1 細長軸

2.加工難點與對策

(1)改進工裝裝夾工件方法 在車削該類細長軸時，其目的就是不僅要解決細長軸的剛性不足而產生的彎曲、振動之外，還要特別注意的是細長軸在加工中易出現錐度、中凹度、竹節形等現象。首先，在精度較高的機床卡盤上，選配、裝上硬爪一副，用內孔鏜刀鏜硬爪深度3～5mm，內徑為φ42mm(比粗加工軸徑稍大)，其目的:在精車工序中，夾圖樣尺寸 φ40mm毛坯右端，除 φ40mm尺寸留量0.3～0.5mm外 (后工序一同車削加工出該尺寸)，精車出左端所有尺寸達圖樣要求。這里須特別注意的是，在車削右端軸尺寸時，一定要檢測該細長軸同一階梯軸尺寸是否一致，是否有錐度等情形，這些往往會被人所忽視。其傳統觀念認為，在精車加工過程中，加工方法:在已排除刀具磨損情況下，認為用同一把刀車削加工工件成形，同一階梯軸徑向尺寸應該一樣，不會出現軸橢圓形、錐度等現象，其實不然，經過檢測軸徑向尺寸，發現軸為橢圓形(如檢測同一車削徑向部位尺寸為 φ30.10mm、φ30.06mm)、有錐度。該道工序尺寸、形位公差特別重要，因為這直接影響到精車工序下一工步同軸度、直線度找正基準的精度。經過檢測和分析，一些企業采用的是經濟型機床，使用時間較長，其剛性、精度存在種種缺陷，如軟爪重新定位裝夾精度達φ0.1～φ0.2mm，在此，檢測軸向徑向尺寸特別要引起加工者重視。其二，精車工序上一工步完成后，調頭，精車另一端細軸尺寸時，注意選硬爪一副，同時選配精度較好機床，便于找正工件直線度、圓跳動，夾工件左端φ26外圓，分別用百分表找正同一階梯φ30軸圓跳度 (≤φ0.01)、直線度 (≤0.01)，在加工過程中，因該軸較長L=45mm，在精加工工序中，數控編程需采用錐度補正法，如軸外端軸向尺寸會比底部大0.06mm，編程從始端車削到底端45mm位置，編程進行錐度補償 (如編程采用U－0.06)，程序:T0101;M3S1000;M08;G0X5.0 Z3.0;G01Z0F80;U－0.06Z－45.0;…;這樣，可順利加工出小端細軸及φ40mm等圖樣尺寸要求。

(2)刀具選型及加工參數確定 在加工該細長軸時，精車工序第一工步可選用車鐵或鋼類機夾刀具、刀片切削，當在實施第二步精車細長軸工步時，刀具、刀片選用特別注意，選用機夾刀，其匹配刀片一定要鋒利，或者硬質合金車刀，選用較大主偏角，前刀面磨出R=1.5～3mm斷屑槽，其目的使切屑流向待加工表面。在加工過程中，其精加工參數，主軸轉速為800～1200r/min，進給速度為0.06～0.1mm/r，背吃刀量0.06～0.20mm，在本次加工過程程中，本人采用了車削鋁合金鋒利刀片 (刀片型號:CCGT09T304－LHYD101)或90°焊接車刀 (要磨出鋒利刀刃)，通過手工編程程序控制以實現從開始到末端45mm位置進行錐度補償，以車代磨方法，加工達到符合圖紙要求的精密細長軸，如圖2所示。

圖2

3.結語

在加工制造細長軸過程中，當然，還有其它的加工方法，如留工藝夾頭一次裝夾成形法等，但精加工會占用很多時間，因此，我們在加工哪一類細長軸，選用哪一類加工方法，應根據實際情況出發，勇于創新、嘗試新方法，擺脫傳統思維觀念，既有利于加工，保證產品質量，又能提高生產效率。