細長零件數控縱切的加工探討

馬寧濤

（陜西建工安裝集團有限公司，西安 710119）

細長零件數控縱切的加工探討

馬寧濤

（陜西建工安裝集團有限公司，西安 710119）

通過對細長軸類零件加工時彎曲變形的原因分析，闡述了保證細長軸加工質量的工藝方法、切削用量與數控縱切零件的具體運用。

細長軸；加工特點；加工工藝；數控縱切

1 細長軸工件的常用加工工藝

細長類工件的長度和直徑之比在25倍以上，該種工件加工時剛度不足在切削力、自重和頂尖壓力的聯合作用下，極易產生過度彎曲或者失去穩定。因此，車削細長軸時應對軸的受力狀態進行改善。

2 細長軸類零件物理性分析

2.1 切削力分析

徑向切削力Px是使細長類工件在徑向產生彎曲的主要根源，這個切削分力始終存在于整個加工過程中，降低徑向切削力Px可明顯改善細長類工件的加工質量，實踐中有好多降低降低徑向切削力Px的有效措施，應認真分析并針對性地應用。

對于非細長類工件，因工件剛度富足，軸向切削力Py不致于使工件軸向受壓失穩，不必過多分析。對于細長類工件，因工件剛度極弱，如果對軸向切削力Py不進行仔細研究，在切削過程中，因軸向切削力Py的作用，使細長類工件受壓失穩的現象發生比比皆是。

2.2 切削熱對細長類工件加工的作用：

在細長類工件加工過程中，因切削刀具與細長類工件的回轉摩擦，在工件上引起大量切削熱，是不可避免的正常現象。因細長類工件在加工過程中被牢靠地加持在機床工藝系統中阻礙了其受熱變形，細長類工件必將在水平面內發生橫向彎曲。

因此，對于細長類工件加工，要提高加工質量，除了采用合適的加工工藝外，還要在工藝系統參數選用和加工過程冷卻措施等方面采取相應可行手段，才能達到理想結果。

3 數控縱切設備

3.1 數控縱切機床加工原理

采用數控縱切機床加工零件，零件的加工長度對加工的影響很大。并且對于不同長度的零件加工原理有所不同，又相互統一。

圖1 數控縱切機床加工原理圖1

圖2 數控縱切機床加工原理圖2

在零件開始加工時按照數控縱切機床加工原理圖1進行。這時雖然加工零件較細，但在根部切削，刀具切削點的切削力Px幾乎對零件彎曲無影響，零件受到的重力影響也不大，零件幾乎不會發生彎曲變形；刀具切削點不變，所以徑向切削力Px在后續加工下幾乎仍無影響。

當該零件加工到一定長度時，零件受到的重力影響增大，這時按圖2原理加工；即副主軸同步旋轉、夾緊、軸向外拉零件并進行加工。由于零件較長，當零件加工長度大于機床行程時，需進行二次、三次以致多次送料。二次送料時的夾頭2夾緊不變，夾頭1松開退回到起始，然后夾緊材料，再向前推進、送料，此時主軸與副主軸可以同步旋轉也可以同時靜止。圖2中夾頭1，夾頭2，夾頭3為彈簧夾頭，其中夾頭2在加工過程中實際為支撐作用，并有一定的夾緊力，且該夾頭分為固定和移動兩種，在加工時須根據實際加工進行選擇。移動夾頭適合加工行程小于100mm的零件和行程大于100mm但精度不是很高的零件，其優點是在加工過程中移動夾頭與零件同步旋轉，不易卡死。而固定夾頭對于大于100mm精度較高的零件能較容易保證，但由于其是固定的，在加工過程中容易出現卡死現象。因此加工時對夾頭2的選擇非常重要，并且對于不同大小的材料，夾頭1，夾頭2，夾頭3都要選擇相應大小的夾頭。

4 數控縱切車床加工細長軸零件的具體應用

對于鐵芯桿零件，如采取一般普通的設備是很難保證質量要求的，故優先采用數控縱切車床，增加如下一些輔助措施，以提高細長軸的加工精度。

（1）零件的材料選擇及要求。因鐵芯桿原材料直徑為φ5，而工廠1Cr18Ni9/φ5材料為盤形絲材，不符合縱切數控車床棒料加工規定，因此要求特殊定貨以滿足數控縱切車床的要求。

（2）為減少零件因一次裝夾加工產生的切削應力，在縱切加工前，對原材料進行固溶熱處理與校直等準備工序。

（3）合理地控制切削用量。切削用量選擇對于鐵芯桿零件的加工尤為關鍵。工藝系統參數對切削總力和在徑向、軸向分力及由以上諸力而產生的切削熱量的大小和方向有直接影響。

切削深度（t）：0.2～2mm；進給量：0.02～0.6mm；

切削速度（v）：切削速度是影響切削熱量的主要因素，應慎重選擇。在合理的切削速度下，既可以保證加工效率，不影響正常的加工進程，又可使切削熱量及時地隨著冷卻液和空氣介質散發，這個速度需要經過實際加工中多次試驗對比才能發現。實際上確定工藝系統工藝參數過程就是一個實踐探索過程，任何教科書不可能提供特定工件的切削用量。

5 結論

使用數控縱切車床加工細長零件，只要選擇合理的加工參數及加工刀具，合理運用該機床加工原理，不但可以保證零件的加工質量，而且能大幅度提高其加工效率。

［1]《機械工程師手冊》.北京：機械工業出版社出版，1989.202—001.

馬寧濤（1981—），男，陜西，陜西建工安裝集團有限公司第七工程公司，工程師，從事機械產品開發及加工工藝編制等工作。