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1、细长轴类零件的车削加工1. 中心架和跟刀架在细长轴零件加工中的应用车削细长轴工件，长度是直径1012 倍以上的长轴时，如车床光杠、丝杠等，由于这些轴本身的刚性差，加上切削力、切削热和震动等影响，车削时易产生弯曲、锥度、腰鼓度和竹节形等缺陷。 此外， 在车削过程中还会引起震动，影响工件表面粗糙度。为了防止这种现象产生， 我们可以应用一种叫做中心架的特殊支承夹具。中心架和跟刀架是车床附件之一，用卡盘顶针与中心架，或前后顶针与跟刀架装夹，可提高切削加工系统的刚性。使用这些附加的装卡工具，可以增加工件的装卡刚度，减少震动，保证加工质量，避免零件产生鼓面， 提高工件表面形状精度和表面粗糙度，并允许采用大
2、切削用量加工，提高劳动生产率。下面分别就中心架与跟刀架在细长轴零件中的应用加以说明。一、中心架在细长轴零件加工中的应用1中心架的结构中心架的结构组成如图5-1 所示。中心架一般固定在床面一定位置上，如图5-1(b) 所示。它的主体座l 通过压板4 和螺母 5 紧固在床面上。盖子3 与主体 1 用销作活落连接，盖子3 可以打开或盖住，并用螺钉2 固定。三个爪的向心或离心位置，可以用螺钉6 调节，以适应不同直径大小的工件，并用螺钉9紧固爪 7 和 8，使爪在需要位置上固定不动。2中心架的使用(1)中心架的使用调整方法工件装上中心架之前，先在毛坯中间处车一条安装中心架卡爪的沟槽，槽的直径等于工件的直
3、径， 其宽度略比爪宽大些。接着把中心架安装在床面适当位置上并加以固定，打开盖子3，把工件安装在两顶针中间(床尾要先调整好)，用划针盘或百分表检查槽是否跳动，然后将盖子 3 盖好， 并调整中心架3 个爪， 使他们与工件沟槽轻轻接触。这时慢慢转动工件，看是否能转得动。 在爪与工件之间最好垫一层铜皮或平皮带，并加些润滑油， 或者 3 个爪用夹布胶木制造， 这样可防止擦伤工件表面。在车削大型工件或工件转速较高时，就必须采用带滚动轴承的中心架，如图5-2 所示。(2)车削步骤车削时，先车一端，一直车到沟槽为止。然后把工件调个头，用同样方法安装和调整工件，车削另一端。对于外图已车好的工件而且要求表面不准有
4、擦伤，这时最好用带滚动轴承的中心架。如果没有带滚动轴承的中心架，可用一只辅助套筒来代替，如图5-3 所示。使用时，把套筒l 套在工件 2 外圆上，拧紧四周螺钉3(螺钉与工件之间垫一层铜皮)，并用百分表4 校准套筒外圆，如图5-4 所示。如果套筒外圆与工件不同心，就需要调节螺钉，直到同心为止。如果要车削长轴的端面或内，以及在轴的一端切断或车螺纹时，就可以把中心架移到近轴的端部 (图 5-5)。但必须注意，在调整3 个爪之前，先把工件校圆，然后再调整爪。否则由于其旋转中心与主轴旋转中心不一致，工件就很快会从三爪卡盘上掉下来并把工件端部表面夹伤。使用中心架车削细长轴时，可根据轴长整体加工的需要，分为
5、两类：1)可分段车削或调头车削零件，采用中心架直接支承。中心架的支承爪用铸铁或青铜制造，并在零件中间部位使用。零件支承表面必须有一定粗糙度和圆度要求，否则会影响零件的精度。其工作步骤为：在工件中部偏向车头方向约lOOmm 处车一段圆柱面沟槽，其直径应大于工件要求尺寸。车沟槽时为减少震动，可采用慢车速、小走刀的方法切削。装上中心架。在开车时调整三爪，使它与工件轻轻接触。车削工件。方向由床尾向床头，直到车到沟槽处为止。工件调头装夹。中心架支承爪调整。在已加工表面与三爪间垫一张细号砂布，砂布背面贴住工件，有砂粒一面向着三爪，调整三个爪，将其轻轻支住已加工表面。2)中段不需要加工的长轴工件，可采用套筒
6、与中心架配合支承。由于一些工件毛坯表面不规则，中段又不适宜车平沟槽，可采用调整套筒与中心架配合并使用。调整套筒如图5-6 所示。其使用步骤如下：调整套筒，调整套筒两端的螺钉，使套筒的轴心线与车床主轴旋转轴心线重合。安装中心架，使中心架的支承爪与套筒外圆相接触并能均匀转动。车削。直到车好一端。调头装夹零件。中心架支承爪位置调整，使其与零件已车削表面接触，并调整支承爪， 使零件已车削表面的旋转轴心与车床主轴旋转铀心相重合，即可车削。(3)注意事项1)使用中心架车可分段或调头车削的工件时应注意：整个加工过程中要经常加油，保持润滑，防止磨损或“咬坏 “。要随时用手感来掌握工件与中心架三爪摩擦发热的情况
7、，如发热过高， 须及时调整中心架的三爪，决不能等出现“吱吱 “声或冒烟时再去调整。如果所加工的轴很长，可以同时使用两只或更多的中心架。2)使用中心架车中段不需加工的长轴工件时应注意的事项：调整套筒外表面要光洁，圆柱度在0Olmm 之内。套筒的内L 要比被加工零件的外圆大20 30mm。低速车削时， 用机油润滑套筒与中心架支承爪的接触表面。高速车削时， 要用调整套筒冷却润滑油浇注到套筒的外表面冷却。二、跟刀架在细长轴零件中的应用1跟刀架的结构跟刀架主要是用来车削不允许接刀的长轴，例如精度要求高的光滑轴、长丝杠等。 跟刀架与中心架不同的地方是：它只有两个卡爪，而另一个卡爪被车刀所代替，其实物外形如
8、图5-7所示。刀架是固定在大拖板上，随同走刀架一起移动，如图5-8。为了使车削能顺利进行，提高工件的加工质量，现已改进和创新了新型的跟刀架，该跟刀架可在普通车床上，车削小直径细长轴。这种跟刀架的爪作成套圈形状，套圈的孔径比工件外圆大 002003ram，并固定在大拖板上。使用时，由经过冷拉的毛料直径作引导，其中衬套的内根据需要选择不同的直径。这种简易跟刀架制造容易，使用方便。 适用于冷拉棒料为毛坯的细长轴零件的成批生产。在使用跟刀架车削细长轴时，工件容易发生震动，外圆容易车成竹节形、多棱形或麻花形等缺陷。如发现上述情况时，必须立即判断产生的原因，并及时加以处理。2跟刀架的使用应用跟刀架车外圆时
9、，先在工件一端车出-d,段，以便研磨支承爪，使支承爪的圆弧与车削表面基本吻合， 以增大支承爪的接触面。安装时， 跟刀架两爪轻轻接触工件，并使床尾顶针也轻轻顶住工件。在调整两卡爪对工件的压力时，松紧要适当。 如果压力太大，工件边压向车刀，使吃刀深度增大，结果车出来的工件直径就小了。反之，压力太小，使车刀吃刀深度减小， 车出来的工件直径也就增大。如果跟刀架两卡爪的压力过小，甚至没有接触，那就起不到跟刀架的作用。使用跟刀架车削细长轴具体操作步骤如下：(1)校直装夹工件为尽量减小工件的弯曲度，可用反击法校直工件，用该法校直的工件，弹性恢复较小。校直时，应先将工件弯曲的凹面向上；用弧面扁凿从工件的弯曲中
10、心向两侧渐进敲击，使该面伸长而校直工件，然后在卡盘中安装好工件。对于经过正火或调质等热处理的工件，可采用吊置法安放工件，以减少工件弯曲变形。在一般情况下，粗车前工件的弯曲度应小于l5mm。精车前，工件弯曲度要小于02mm。(2)校正尾座位置使工件开始车削的一端外径比另一端外径大002004ram，以减少由于跟刀架爪脚或车刀磨损所造成的锥形误差。(3)调整跟刀架爪脚将跟刀架的爪脚支紧工件上已车过的一段外圆，该段外圆应表面粗糙，且其尺寸应与所要求的加工尺寸接近，位置也应靠近卡盘，由大拖板作纵向来回移动，运动时不用冷却液。爪脚圆弧应与工件表面吻合，以增大爪脚和工件的接触面积，减少爪脚在车削中的磨损。
11、(4)准备充分的冷却润滑液，选择车刀切削角度和切削用量准备好如硫化乳液或其他有针对性的油液以备润滑使用，并合理选择车削细长轴的车刀角度，使刀刃锋利，以降低切削径向力，防止零件弯曲，能顺利排屑，车刀角度选择方法参见本书第四章第三节内容。(5)合理调整跟刀架爪脚与车刀之间的位置一般使跟刀架爪脚位于车刀的后面，两者问的距离05 2mm。当采用宽刃大走刀车刀进行车削时， 跟刀架爪脚也可位于车刀的前面，即支承在粗车表面上，以防止工件精车过的表面出现划痕，间距同上。3使用跟刀架车削易产生的问题及防止方法(1)产生鼓肚形由于细长轴刚性差，而跟刀架支承爪与零件表面接触不一致，或安装时偏高或偏低于工件旋转中心，
12、支承爪表面磨损而产生间隙。在两端切削时，由于装夹牢固，切削深度变化不大，但切削到中间位置时，由于间隙和径向力的作用，切削深度逐渐减小，从而产生鼓肚形。防止产生鼓肚形方法如下：1)在加工要随时调整两支承爪，使支承爪两圆弧面的中心与车床主轴旋转轴心重合。2)车刀主偏角适当加大，使车刀锋利，减少车削时的径向力。(2)产生竹节形竹节形零件其形状如竹节，其节距大约等于跟刀架支承爪与车刀刀尖的距离，并且循环出现。产生的原因是： 车床大拖板和中拖板间的间隙过大而跟刀架爪脚支承过紧，在车削至中间部位时， 工件刚性差， 爪脚支承力超过了工件刚性而使其变形弯曲，从而加大了吃刀深度，当跟刀架行至该位置时，车削径向力
13、迫使这段小直径外圆与跟刀架爪脚接触，工件发生相反方向弯曲变形， 减小了吃刀深度。如此反复， 就形成了工件外形的竹节形，而且会越来越显著。防止产生竹节形方法如下：1)正确调整跟刀架爪脚，不可支得过紧。2)在采用接刀车削时， 必须使车刀刀尖和沟槽外圆略微接触，接刀时，吃刀深度应加深0 01002mm，不致由于工件外圆变大而引起爪脚支紧力过大。3)粗车时开始产生竹节形，可调节中拖板手柄，相应加些吃刀深度，以减小工件外径。或略微松跟刀架上面的两个爪脚，使支紧力稍减小以防止“竹节 “继续产生。 4)接刀必须均匀，防止跳刀现象。 5)由于工件毛坯加工余量明显不均匀，在粗车时产生不均匀的切削抗力， 而出现竹
14、节形缺陷。遇到这种情况中， 在第二次走刀切削中，加以清除 “竹节 “，以免影响半精车和精车。6)在切削中，如果已出现“竹节 “，随时调整支承爪，使其与“竹节 “表面轻轻地接触，这样可以逐步清除 “竹节 “。(3)产生麻花形产生多棱形、 麻花形的原因如下：由于车削的细长轴中间部位刚性差，而车床的尾座顶针支顶过紧， 发生装夹变形， 同时跟刀架支承爪调整过松，夹持部分过长，切削时毛坯旋转不平衡导致吃刀不均匀，加工中又有大量的切削热产生，使车削时易产生低频率的振动，使零件产生多棱形、麻花形。防止多棱形、麻花形的方法如F：1)随时注意控制顶针的顶紧力大小。2)注意让跟刀架爪脚和工件接触良好，必要时可增大
15、爪脚的支承面积。3)要校直工件。 每切削一刀后要松开顶针，开慢车检查工件中心是否对准尾座顶针。如偏心，可用木头敲击，对工件进行校正，减小工件弯曲。4)使用充足的乳化液浇注在车刀与工件的切削区域内，降低切削温度， 防止工件因受热而线性膨胀造成顶针支顶过紧，及产生弯曲变形、可防止工件车成多棱形或麻花形。5)跟刀架、横滑板、刀架等部位刚度不够时，可适当减少切削时的吃刀深度或走刀量。以上说明跟刀架是一种较难掌握的夹具，在使用中要随时注意工件表面的变化情况，进行相应的调整，并采取必要的措施，才能4使用跟刀架车削需要注意的问题1)尾座顶尖必须轻轻地顶住工件中心孔，不允许过紧， 特别是使用死顶尖时要注意随时
16、调整顶紧力，防止工件因发热伸长而被顶弯，应使用弹性顶针为宜。2)在车削区域及跟刀架爪脚支承工件部位，要保证有充分的冷却润滑液。3)随时注意工件已加工表面的变化情况，当发现开始有竹节形、麻花形等缺陷出现时，要及时分析原因，采取措施，若发现缺陷越来越明显，应及时停车。2. 细长轴的其他车削方法一、细长轴对刀切削法应用对刀切削法时，将车床中拖板改装成有前、后两个刀架，前、后刀架各装有一把刀。用一根两头螺旋方向相反的丝杠带动，能使两刀架同时进刀、退刀，如图5-9 所示。用这种方法加工大批量细长轴钢件时，在允许分两段调头车削时，切削用量可取吃刀深度t=25mm，走刀量 s=115165mmr，切削速度铆 =120150mmin 进行切削，其切削过程稳定，精度可达3 级。对刀切削法所用的刀具几何形状如图 5-9 所示，这种车削方法具有下面一些特点：1)两把刀对刀切削时，径向分力可相互抵消。2)两把车刀刀尖的间距为工件直径，车出的工件锥度误差小。3)刃磨车刀修光刃后角，并将刀具安装得比中心略高些，可有效
