論超規格加工細長軸的車床加工性能拓展

曹羽

摘要：車床加工性能的拓展諸如：超長度加工、超直徑加工、車改鏜加工等。細長軸長度尺寸大于車床的加工長度時的加工工藝，同軸度的控制與檢驗，消振措施的改進。

關鍵詞：同軸度;定心環;減震襯套;切削三要素;跟刀架

中圖分類號：TG519.54? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0093-03

0? 引言

隨著《中國制造2025》制造強國戰略的實施，對機械產品的精度要求越來越高，設備零件加工品種越來越豐富。在機加工行業，常因特殊零件的加工，受制于機床的加工性能，同時考驗到我們生產一線技師們的操作技巧和加工工藝的合理性。如何對機床的合理改造，使之加工性能的拓展，來滿足特殊零件的加工要求，就是我們生產一線的技師們的使命和價值所在。

在車工種中，車床的加工性能的拓展如：車改鏜、車改磨及仿形加工，在廣大的車工技師的努力下，花樣繁多，工藝成熟。大大豐富了車床的加工內容。本人在多年的車床加工經歷中，根據以往的設備改裝經驗，發明的一種超規格的細長軸的車床加工方法。

圖1為一批長度為2300MM的細長軸，如（圖1），但是車間里的車床加工長度最長的為1500MM的CA6140型普通車床，因為生產任務緊急，一時又找不到合適的車床加工。只能從現有的車床來著手，進行車床改造，以期完成這批細長軸的加工任務。

我當時接手了這批細長軸的加工任務，并著手制定加工工藝，設計車床附件配件，對車床進行改造，擴充其加工性能，以滿足本批次的零件加工要求。

我設計好加工過程中所需的工裝：①固定同心套（如圖2，材質采用45#鋼）。②隨動同心套（如圖3，材質POM工程塑料）。③改裝跟刀架支撐桿。

1? 超規格細長軸的裝夾原理

固定同心套固定在主軸尾端，用螺絲+止退螺母對稱鎖緊。螺絲頭鑲襯塊。

車床動力在于電機，帶動主軸旋轉。主軸的回旋中心線是車床的基準線，普通加工都是在自定心卡盤+尾座的頂尖來實現工件的同軸度要求，當超長細長軸伸入主軸孔部分在主軸尾端通過固定同心套固定在主軸尾端時，此軸端的回旋軸線就與主軸的旋回軸線一致了。超長細長軸尾座端用碟片式彈性活動頂尖頂住。這樣，在啟動車床加工時，整個超長細長軸的回旋軸線就與車床的回旋軸線相重合了，為了減輕加工時主軸孔端軸體柔性跳動，可采用隨動同心套套在軸體上減震，加工端則用跟刀架即可。

在兩端打中心孔時，同步車外圓長略100mm作為校正端，這樣，在調頭加工時通過用千分表校正外圓，鎖緊，就能達到可靠的同軸精度要求。

正式加工分粗車和精車兩步，先進行粗加工工序。

2? 第一步，粗加工

根據制定好的加工工藝，便著手開始加工前的準備工序：

①直接夾外圓低速打兩端中心孔，車100mm長校正位，平總長到位，尾端用車床送料尾架固定同轉（如圖4）。

②固定同心套+卡爪+尾座頂錐裝夾+跟刀架，校正固定同心套端的細長軸外圓，三爪鎖緊中端外圓，尾座端用碟片式彈性活動頂尖與工件接觸同轉即可。

細長軸在加工過程中，因為工件的剛性小，切削時徑向力大，線性膨脹系數大，在細長軸加工時工件振動，扎刀現象普遍發生，這也是細長軸加工的難點之一。雖然說當車刀的主偏角90°時徑向力最小，但是加工過程上產生的熱量導致線膨脹依然會引起工件彎曲振動，為了克服上述加工中出現的現象，調整車刀的主偏角，適當增大徑向力，減小切削阻力，再采用低轉速大進給量，與跟刀架的跟刀爪一起，形成一個閉合的切削系統來抵消切削產生的振動，再采用反向車削，用冷卻液冷卻切削點，用碟簧彈性頂尖消化因切削時間產生的熱量導致的性線膨脹所帶來的伸縮量，就能最大限度減小彎曲變形及振動，完成粗車的加工工序。

細長軸在加工過程中的刀具角度和切削用量等業界已經有眾多的論文敘述，這里就不單獨展開論述。

③調頭加工另一端，主軸改用四爪卡盤，將同心護套裝在已加工的細長軸外圓上，穿進主軸孔內，床頭箱端用固定同心套的調節螺栓校正已加工端外圓，外圓跳動控制在0.1mm以內。尾座端用碟簧彈性頂尖頂緊鎖死，中間端用四爪校正外圓，跳動控制在0.05mm以內，重新調整尾座頂尖的力度，以約為與工件接觸同轉即可。

3? 第二步，精加工

①精車裝夾類似粗車裝夾，固定同心套+隨動同心套+卡爪+尾座頂錐裝夾+跟刀架，用內孔大于細長軸粗車外圓0.1mm，外圓小于主軸孔0.1的隨動同心套2-3只，放置在主軸孔內，以減輕細長軸在主軸孔內的柔性跳動。主軸孔尾端用固定同心套上的調節螺栓校正細長軸外圓，跳動控制在0.03mmm以內，用止退螺母鎖死調節螺栓。四爪卡盤校正夾持端外圓，跳動在0.02mm以內，尾座端用碟簧彈性頂尖頂緊鎖死。加工時用切削液冷卻。

②開始超長細長軸精車加工。

精加工過程中的刀具角度和切削用量等業界已經有眾多的論文敘述，這里就不單獨展開論述。

4? 結束語

通過對車床主軸尾端的簡易改造，形成一個新的夾持位，就大大延長了車床的車削長度，達到了拓展車床加工性能，解決生產加工的應急難題，豐富了機加工行業的加工手段，為機械加工行業增添了一抹光彩。

參考文獻：

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