淺析細長軸車削加工關鍵技術

王銀銀

摘 要：車削細長軸時，由于長徑比大，在切削力作用下會產生彎曲變形與振動，故細長軸的車削加工目前仍是一個工藝難題。當前該問題的解決主要靠操作者的經驗，因此對工人的技術水平要求很高，且效率很低。由于細長軸本身剛性差、耐熱性差以及加工時間長等特點的影響，在車削加工的過程中容易受到切削熱和切削力的影響產生彎曲變形，威脅零件的加工精度，經過加工的細長軸容易出現粗細不均等形狀偏差。針對于此，本文結合細長軸車削加工的特點以及車削加工常見的問題，就細長軸車削加工的關鍵技術進行了分析。

關鍵詞：細長軸;車削加工;關鍵技術;加工精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.038

1 細長軸加工分析

對于很多現代化機械設備而言，細長軸是十分主要的基礎零件，其主要作用是支配機械內部的傳動零件，保證傳動零件能夠在正確的工作位置上，同時起到傳遞運動與轉矩的作用。需要注意的是在一般情況下，只有軸的長度與直徑之比能夠滿足 L＼D>25時，才能夠將其稱為細長軸。由于細長軸在保證機械內部正常運轉有著十分重要的地位，因此在實際的加工中，細長軸的加工精度標準往往比較高，但是由于細長軸的結構特點，又使得細長軸的剛性較差，在加工過程中振動較大，這就使得細長軸的加工難度比較高。結合實際情況，目前在細長軸加工工藝中主要存在以下特點：第一，細長軸的剛性較差，因而在進行細長軸的機車車削加工時，如果存在裝夾不當的情況，就很容易導致細長軸在切削力與重力的作用下發生彎曲變形，進而在加工過程中產生振動，影響細長軸的表面加工精度。第二，細長軸的散熱性比較差，加工過程中細長軸受到熱的作用，工件的軸向尺寸會有所增加，當軸兩端為固定支承時，會出現擠壓變形的情況，導致工件被卡住加工困難。第三，工件處于高速旋轉的狀態下時，受到離心力的作用會加劇振動和彎曲。第四，由于細長軸的軸向尺寸大，因而加工時間也比較長。

2 細長軸車削加工技術分析

2.1 選擇恰當的裝夾方法

細長軸車削加工的裝夾方法包括雙刀切削法、一頂一夾裝夾法、反向切削法以及雙頂尖裝夾法等。雙刀切削法需要先對車床中溜板進行改造，在原有刀架的基礎上再增加一個后刀架，兩把車刀同時進行細長軸車削加工。兩把車刀安裝方向相對，因而加工過程中可以使徑向切削力相互抵消，工件變形的情況可以得到有效的控制，提高了加工的效率。在采用一頂一夾裝夾法時需要注意，頂尖不可太緊，進而避免細長軸頂彎和伸長變形，可以采用彈性活頂確保其受熱后可以進行自由的伸長避免彎曲變形，與此同時可以通過細長軸與卡爪之間增加開口鋼絲圈的方式，對細長軸與卡爪之間的軸向接觸長度進行控制，避免過定位和彎曲變形。雙頂尖裝夾法可以對細長軸工件進行準確的定位，確保同軸度，但是該裝夾方法下細長軸的彎曲變形無法進行有效控制，振動較為頻繁，因而常用于小加工量、高同軸度以及小長徑比的零件加工中。車削加工過程中由主軸卡盤向尾架方向進行車刀供給的方法進行反向切削法，該方法可以對細長軸的彎曲變形進行有效的控制，彈性尾架頂尖的采用對工件的熱伸長量及受壓變形進行補償，確保了工件生產的精確性。

2.2 合理控制切削用量

切削用量的合理性會直接影響到細長軸切削加工過程中切削力和切削熱的大小以及細長軸彎曲變形的程度。在選擇切削用量時要以減少切削熱和徑向切削分力為目標。在進行細長軸切削加工時，當材料韌性強且長徑比較大時，可以采取小切深多走刀的切削方式，對振動和工件剛性進行控制。首先是背吃刀量，一般來說切削深度越大則切削力和切削熱也隨之增大，為了減小細長軸受力受熱變形的情況，背吃刀量不宜過大。其次是進給量，進給量與切削的厚度相關，為了提高切削加工的效率，可以采取增大進給量提高切削深度的方式。最后切削速度與切削力呈反比例關系，也就是切削速度越大則切削力越小，當切削速度增加時切削的溫度也隨之提升，工件與道具間的摩擦力降低，細長軸的受力變形情況也可以得到有效的控制。

2.3 合理控制刀具角度

細長軸切削過程中所產生的切削力越小則彎曲變形情況越不明顯。對于切削加工而言，刀具的主偏角、前角以及刃傾角會對切削力產生比較大的影響。因而細長軸切削用到的刀具需要滿足壽命長、刀刃鋒利、徑向分力小、切削力小以及切削溫度低等要求。車削鋼料的過程中發現，前角與主偏角越大，徑向分力越小，當刃傾角的值為負時，徑向分力也會呈現出一定程度的減小。前角角度會對切削溫度、切削功率以及切削力產生直接的影響，當前角增大時，工件的塑性變形得到有效的控制，因而在細長軸車削的過程中，在確保車刀強度滿足要求的基礎上，可以適當增大車刀前角角度，減小切削力和塑性變形。當前角取150°時，徑向分力比較小且出屑流暢，切削溫度也比較低。主偏角的大小會對車削加工的徑向力產生重要的影響，主要體現在三個切削分力的大小和比例關系上。主偏角越大則徑向切削力越小，在實際的車削過程中主偏角以90°為宜。刃傾角主要是對細長軸車削加工過程中刀尖的強度以及切屑的流向產生影響，刃傾角越大則徑向切削力越小，但切向切削力和軸向切削力會出現一定的增加。車刀的后角適宜，則可以減小車削過程中的振動，保障工件的品質穩定性。

3 結束語

綜上所述，為了提高細長軸車削加工的質量，技術人員要做好設備參數的控制，加工人員要嚴格按照加工標準進行作業。明確常見的加工質量缺陷，選擇科學的裝夾以及加工方法，對刀具的幾何角度進行合理的控制，采取恰當的背吃刀量、進給量以及切削速度，確保細長軸車削加工的精度，降低零件返修率延長使用壽命，在保障加工質量的同時提高生產效益。

參考文獻：

[1]王南.基于拉夾法逆向車削細長軸加工方法研究[J].制造技術與機床，2017（03）.

[2]白意東.基于BP神經網絡的拉夾逆向車削細長軸切削力預測[J].組合機床與自動化加工技術，2017（09）.