淺談細長軸零件的數控車削加工

夏斌高

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽，550009)

1 引言

隨著我國制造業加工技術的發展，數控設備的使用日益普遍，對數控加工的要求也越來越高，在制造業有一句俗話：產品的生產，三分之一靠人，三分之一靠刀具，三分之一靠設備，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。細長軸零件在加工過程中，由于剛性差，在車削時候易產生彎曲變形，結合細長軸自身固有特性，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 細長軸加工中難題

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

圖1 細長軸零件圖

3 細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生彎曲變形，產生振動，從而影響加工精度和表面粗糙度。

4)細長軸的熱擴散性能差，在切削熱作用下會產生相當大的線膨脹。

5)由于軸較長，一次走刀時間長，刀具磨損大，從而影響零件的幾何形狀精度。

4 細長軸加工解決方案及效果

4.1 通過零件分析先對零件粗加工去余量

車削步驟

a)把毛坯安裝到卡盤中，先將毛坯直徑車到9.5mm，同時把滾紋前外圓車出。

b)滾直紋m0.2達圖要求。

c)鉆中心孔。

d)切斷。

e)調頭平端面保證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

在車床上車削細長軸采用的傳統裝夾方式主要有兩種，一種方式是細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)，另一種方式是細長軸的兩端均由頂尖支撐(雙頂尖)，根據零件形狀，此零件用一夾一頂方法車削。采用一夾一頂的裝夾方式。在該裝夾方式中，如果頂尖頂得太緊，除了可能將細長軸頂彎以外，還會阻礙車削時細長軸的受熱伸長，導致細長軸受到軸向擠壓而產生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸，裝夾后會產生過定位，也會導致細長軸產生彎曲變形，因此采用一夾一頂裝夾方式時?頂尖應采用彈性活頂尖，使細長軸受熱后可以自由伸長，減少其受熱彎曲變形，同時可在卡爪與細長軸之間墊入一個開口鋼絲圈，以減少卡爪與細長軸的軸向接觸長度，消除安裝時的過定位，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，對切削過程中產生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的。因此對車削細長軸時引起的變形也是不同的。粗車和半粗車細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。車削細長軸時?一般在長徑比及材料韌性大時，選用較小的切削用量，即多走刀，切深小，以減少振動，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，增加剛性。

4.2.4 切削參數選擇

具體切削參數見工藝卡片

表2 鎖緊螺釘精加工工藝卡片

圖4 一夾一頂車削細長軸圖

4.3 加工零件達圖要求

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 結論

細長軸的車削加工是機械加工中比較常見的一種加工方式。由于細長軸剛性差，車削時產生的受力、受熱變形較大?很難保證細長軸的加工質量要求。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，可以保證細長軸的加工質量要求。