車削細長軸的工藝分析

摘 要：本文分析了細長軸車削加工工藝特點，針對影響零件加工精度的關鍵因素，從工裝夾具、刀具結構設計以及工藝參數的確定等方面進行了探討，提出了可行的工藝方案。

關鍵詞：細長軸；車削；變形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.029

細長軸類零件本身的剛性較差，在切削力、重力作用下容易發生變形，給切削加工帶來困難，不易獲得良好的表面質量及幾何精度，造成廢品。本文結合生產實踐，著重從車削裝置、刀具結構等方面對細長軸進行加工工藝分析。

1 細長軸車削工藝分析

加工細長軸時，因工件徑長比可達1：100至1：150左右（如φ10×1300），造成機床—工件—刀具工藝系統剛性不良，在切削力作用下，刀具相對于工件的位置發生變化，即工件產生 “讓刀”現象，從而產生形狀誤差，同時因系統振動，產生切削波紋，影響工件表面質量。工藝系統的剛度不僅與工件尺寸、結構有關，還與工件在車床上的裝夾及支承情況有關。

（1）當工件一端在卡盤上夾緊，其受力情況可視為懸臂梁，車削后易產生倒錐形誤差。（2）當工件一端用卡盤上夾緊，另一端用尾座頂尖定為支撐，可大幅度提高工件剛度，但因中間剛度低于兩端，車削后易出現腰鼓形誤差。（3）若工件一端裝夾，一端頂，且在中間用中心架或采用跟刀架支承，可有效提高細長軸的剛度。

通過以上分析，若提高細長軸的加工精度，減小切削力對加工誤差的影響，必須選擇合理的裝夾方式，改進細長軸加工工藝措施。

2 細長軸車削工藝措施

2.1 工件裝夾方式

合理的裝夾方式可以減少工件的裝夾變形，保證工件的加工質量。

（1）在卡盤夾緊工件的卡爪面墊入φ4×20毫米鋼絲，使工件與卡爪之間為線接觸。以減少過定位對工件變形的影響。（2）在尾座裝彈性活絡頂尖，當工件發生彎曲變形或受熱膨脹時，頂尖能做一定的軸向移動。

2.2 跟刀架結構

（1）跟刀架必須有足夠的剛性，三只支承塊采用球墨鑄鐵材料制作（QT600-2），以便有良好的自潤滑性和減摩性，不易損傷工件加工表面。三支承塊與工件研磨后保持緊密配合，切削運轉時呈動配合，使工件保持在旋轉軸線上。（2）除跟刀架裝置外，可根據工件長度，在工件下面墊放不等距的木塊，注意在切削過程中隨放隨取，保證拖板正常進給，木板直接墊放在床身上，其厚度以能輕微托牢工件為宜，木塊制成半圓弧凹坑，運轉時加機油潤滑。該板同時具有減震作用。（3）若直徑較小的細長軸工件，還可采用托架支承。如圖2所示。

2.3 走刀方式

為減少軸向切削力使工件受壓變形加工的影響，細長軸車削采用反向走刀方式，工件受力后能向彈性頂尖方向做一定的軸向移動，從而減少工件的彎曲變形。

2.4 刀具幾何形狀及切削用量

（1）粗車刀。刀具特點：主偏角較大，使徑向力Py較小，軸向力較大Px較大，以便減少切削振動和彎曲變形；前角γ=15-20°，較大前角使切削力減小，切削輕快；斷屑槽磨成R2.5-4毫米，有良好的卷屑作用，并增大實際切削前角。（2）精車刀。刀具特點：具有較大前角，刀尖無刀棱，切屑呈鋁箔紙狀，切削力小，減少工件變形；為提高工件表面質量，刀刃必須研磨平直，刀刃寬度大于走刀量1.3倍以上，可以修光工件表面；刃傾角一般為1.5-2°，使切屑沿待加工表面排出，以免劃傷工件已加工面。（3）切削用量。粗車時：切削速度V=32米/分，走刀量S=0.3-0.35毫米/轉，切削深度t=2-4毫米，較大的切削用量可盡快切除多余金屬，提高加工效率精車時：切削速度V=1.5米/分，走刀量S=12-14毫米/轉，切削深度t=0.02-0.05毫米，以便減小切削力，減小工件變形，提高加工質量。

細長軸在車床上采用以上工藝方式加工，粗糙度可降至1.6以下，錐度誤差不超過0.04毫米/4米，圓柱度誤差不超過0.05毫米，可以有效的減少系統剛度不足對加工質量的影響，且加工效率大大提高。

3 結語

細長軸在機械傳動中有重要的作用，必須解決其剛性差對加工精度的影響，尤其對工件變形的影響，實踐證明，合理的裝夾方式、刀具結構以及工藝參數可以有效的降低加工誤差，保證零件的使用要求。

參考文獻：

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[2]陳保國.楊偉元.細長軸加工工藝分析[J].機械工程與自動化，2003（01）.

[3]金福昌.車工[M].機械工業出版社，2007（04）.

作者簡介：劉新平（1968-），女，副教授，主要從事數控編程與加工工藝教學工作。