淺談細(xì)長軸零件的數(shù)控車削加工

夏斌高

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽，550009)

1 引言

隨著我國制造業(yè)加工技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控設(shè)備的使用日益普遍，對(duì)數(shù)控加工的要求也越來越高，在制造業(yè)有一句俗話：產(chǎn)品的生產(chǎn)，三分之一靠人，三分之一靠刀具，三分之一靠設(shè)備，而人的最主要作用就是制定合理的加工思路，可見加工思路的重要性。細(xì)長軸零件在加工過程中，由于剛性差，在車削時(shí)候易產(chǎn)生彎曲變形，結(jié)合細(xì)長軸自身固有特性，探討如何通過合理安排加工路徑，切削用量選擇，裝夾方法等一系列有效措施，保證零件加工要求。

2 細(xì)長軸加工中難題

此零件屬于細(xì)長軸零件，長度與直徑之比大于25(即L/D>25)的軸叫細(xì)長軸，由于細(xì)長軸剛性很差、車削加工時(shí)受切削力、切削熱和振動(dòng)等的作用和影響，極易產(chǎn)生變形，出現(xiàn)直線度、圓柱度等加工誤差，不易達(dá)到圖樣上的形位精度和表面質(zhì)量等技術(shù)要求，使切削零件很困難。L/d值越大，車削加工越困難。在加工過程中因機(jī)床及刀具多因素等影響，工件易產(chǎn)生彎曲腰鼓形，多角形，竹節(jié)形等等缺陷，尺寸難以控制，因此如何解決好上述的問題，便成了加工超細(xì)長軸關(guān)鍵問題。

圖1 細(xì)長軸零件圖

3 細(xì)長軸零件圖工藝分析

1)該零件尺寸精度要求比較高，零件加工特征較多，形狀比較復(fù)雜，必須采用粗.精加工分步加工。

2)此工件是91.5長，其上有三個(gè)不同直徑的外圓，分別是4mm，6mm，12mm，這樣就給我們的加工帶來了不便。

3)細(xì)長軸剛性差，不易一次性車削成形，很容易因切削力及重力的作用而發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響加工精度和表面粗糙度。

4)細(xì)長軸的熱擴(kuò)散性能差，在切削熱作用下會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹。

5)由于軸較長，一次走刀時(shí)間長，刀具磨損大，從而影響零件的幾何形狀精度。

4 細(xì)長軸加工解決方案及效果

4.1 通過零件分析先對(duì)零件粗加工去余量

車削步驟

a)把毛坯安裝到卡盤中，先將毛坯直徑車到9.5mm，同時(shí)把滾紋前外圓車出。

b)滾直紋m0.2達(dá)圖要求。

c)鉆中心孔。

d)切斷。

e)調(diào)頭平端面保證98長度

圖2 粗加工去余量圖

表1 粗加工工藝卡片

4.2 精加工零件

4.2.1 裝夾方法

在車床上車削細(xì)長軸采用的傳統(tǒng)裝夾方式主要有兩種，一種方式是細(xì)長軸的一端用卡盤夾緊，另一端用車床尾架頂尖支承(一夾一頂)，另一種方式是細(xì)長軸的兩端均由頂尖支撐(雙頂尖)，根據(jù)零件形狀，此零件用一夾一頂方法車削。采用一夾一頂?shù)难b夾方式。在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細(xì)長軸頂彎以外，還會(huì)阻礙車削時(shí)細(xì)長軸的受熱伸長，導(dǎo)致細(xì)長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸，裝夾后會(huì)產(chǎn)生過定位，也會(huì)導(dǎo)致細(xì)長軸產(chǎn)生彎曲變形，因此采用一夾一頂裝夾方式時(shí)?頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖，使細(xì)長軸受熱后可以自由伸長，減少其受熱彎曲變形，同時(shí)可在卡爪與細(xì)長軸之間墊入一個(gè)開口鋼絲圈，以減少卡爪與細(xì)長軸的軸向接觸長度，消除安裝時(shí)的過定位，減少彎曲變形。

4.2.2 刀具選用

小外圓尺寸為Ф4，用一般外圓車刀無法加工，刀具副切削刃和頂尖發(fā)生干擾，只能選擇副切削刃較小的30度外圓車刀加工，如下圖3所示:

圖3 選用刀具圖

4.2.3 合理選擇切削用量

切削用量選擇的是否合理，對(duì)切削過程中產(chǎn)生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的。因此對(duì)車削細(xì)長軸時(shí)引起的變形也是不同的。粗車和半粗車細(xì)長軸切削用量的選擇原則是，盡可能減少徑向切削分力，減少切削熱。車削細(xì)長軸時(shí)?一般在長徑比及材料韌性大時(shí)，選用較小的切削用量，即多走刀，切深小，以減少振動(dòng)，增加剛性，加工此零件粗車切削深度每刀選擇t0.2mm.而且長度要分段加工，以減少振動(dòng)，增加剛性。

4.2.4 切削參數(shù)選擇

具體切削參數(shù)見工藝卡片

表2 鎖緊螺釘精加工工藝卡片

圖4 一夾一頂車削細(xì)長軸圖

4.3 加工零件達(dá)圖要求

夾持Ф4外圓利用切斷刀切出多余頂尖孔，平端面保證總長。

5 結(jié)論

細(xì)長軸的車削加工是機(jī)械加工中比較常見的一種加工方式。由于細(xì)長軸剛性差，車削時(shí)產(chǎn)生的受力、受熱變形較大?很難保證細(xì)長軸的加工質(zhì)量要求。通過采用合適的裝夾方式，選擇合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保證細(xì)長軸的加工質(zhì)量要求。