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1、细长轴车削方法 机械系 袁凤艳摘要 本文对加工细长轴时的受力和变形进行了分析, 讨论了影响细长轴加工精度的因素,并从装夹方式、刀具角度、切削用量,以及新加工方法等方面阐述了提高细长轴加工精度的措施，得出切削细长轴减少其弯曲变形,保证轴的加工精度的基本方法关键词 细长轴 锥形 车削方法 刀具选择（一）前言细长轴的直径和长度之比(L/D)一般都大于20，车削时机床工件刀具工艺系统的刚性较差，工件极易弯曲且产生振动，特别是加工锥形部分刚度更差。另外，由于细长轴热扩散性差，切削过程中切削热使工件产生的线膨胀，也会使工件容易产生腰鼓形、麻花形、竹节形等缺陷，不易获得满意的表面粗糙度及几何精度。因此车削细
2、长轴，尤其上锥形细长轴时，关键是要提高工艺系统的刚度，这对刀具、机床、辅助工具和工艺方法均有较高要求。（二）车削细长轴常见的工件缺陷细长轴的定义：当工件长度跟直径直比大于2025倍（L/d2025）时，称为细长轴。常见的工件缺陷产生原因及削除方法：1.弯曲1）坯料自重和本身弯曲。应经校直和热外省处理。2）工件装夹不良，尾座顶尖与工件中心孔顶得过紧。3）刀具几何参数和切削用量选择不当，造成切削力过大。可减小切削深度，增加进给次数。4）切削时产生热变形。应采用冷却润滑液。5）刀尖与支承块间距离过大。应不超过2mm为宜。 2.竹节形1）在调整和修磨跟刀架支承块后，接刀不良，使第二次和第一次进给的径向
3、尺寸不一致，引起工作全长上出现与支承块宽度一致的击期性直径变化。当削中出现轻度竹节形时，可调节上侧支承块的压紧力，也可调节中拖板手柄，改变切削浓度或减少车床大拖板和中拖板间的间隙。2）跟刀架外侧支承块调整过紧，易在工件中段出现周期性直径变化，应调整压紧，使支承块与工件保持良好接触。3.多边形1）跟刀架支承块与工件表面接触不良，留有间隙，使工件中心偏离旋转中心。应合理选用跟刀架结构，正确修磨支承块弧面，使其与工件良好接触。2）因装夹、发热等各种因素造成的工件偏摆，导致切削深度变化。可利用托架、并改善托架与工件的接触状态。 4.锥度1）尾座顶尖与主轴中心线对床身导轨的不平行。2）刀具磨损。可采用0
4、后角，磨出刀尖圆弧半径。 5.表面粗糙1）车削时的振动。2）跟刀架支承块材料选用不当，与工件接触和磨擦不良。3）刀具几何参数选择不当。可磨出刀尖圆弧半径，当工件长度与直径比较大时亦可采用宽刃低速光车。（三）常见细长轴的车削方法使用中心架支承车细长轴 在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。一般车削细长轴使用中心架的方法有：1、中心架直接支承在工件中间 当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间，这样支承，L/d值减少了一半，细长轴车削时的刚性可增加好几倍。在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，表面粗糙度及圆柱度误差要小，否则会影响工件的精度。车削时，中心架的支
5、承爪与工件接触处应经常加润滑油。为了使支承爪与工件保持良好的接触，也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。 2、用过渡套筒支承车细长轴 用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难的。为了解决这个问题，可加用过渡套筒的处表面接触，。过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合，即可车削。使用跟刀架支承车细长轴 跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，跟刀架可以跟随车刀移动，抵消径向切削时可以增加工件的刚度，减少变形。从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。从跟刀架的设计原理来看，只需两只支承爪就可以了，因车刀给工件的切削抗
6、力Fr，使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。但是实际使用时，工件本身有一个向下重力，以及工件不可避免的弯曲，因此，当车削时，工件往往因离心力瞬时离开支承爪、接触支承爪而产生振动。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由车刀抵住，使工件上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。因此车细找轴时一个非常关键的问题是要应用三个爪跟刀架。（四）锥形细长轴的车削方法举例如图1所示，细长轴的材料为45钢。由于长径比大，表面精度要求较高，锥形部分的车削难度较大，采用常规的加工方法很难满足质量要求。图1通过分析，设计人员制定了合理的工艺方案，有效避免了在加工圆柱外圆时受切削力影响产生的弯曲变形，增强了在加工
7、锥形部分时工件的刚度，减小了加工过程中的振动，提高了锥形细长轴的加工质量，取得了良好的加工效果。具体方法如下：细长轴外圆的车削 1.钢丝圈 2.跟刀架 3.工件 4.弹簧顶尖图2在加工工件的f6-0.03外圆时，采用图2所示的装夹方法安装工件，为减小车削时工件的振动和弯曲变形，加工过程中采用了反向走刀的加工方法。 首先在工件3的外圆上套一开口钢丝圈1，使工件与卡爪间成线接触(钢丝圈起万向调节的作用)，伸入卡盘用卡爪夹紧。 在工件的另一端钻一圆柱孔作顶尖孔，以使顶尖与圆柱孔成线接触，消除工件旋转时的蹩劲现象；尾座顶尖采用有伸缩性的弹簧顶尖4，这样工件可轴向伸缩，补偿切削热引起的膨胀。同时，跟刀架
8、2配备三个支承爪，底部采用弹簧支承爪，支承爪的支承面与工件研配。切削过程中跟刀架三个支承爪与车刀组成两对径向压力，以平衡车削时产生的径向力。车刀主偏角k=7590，前角g=1520，并磨制圆弧形切削槽，以减小背向切削力，增大轴向切削力。锥形部分的车削 1.工件 2.衬套 3.叉形支承 4.转塔 5.车刀柄 6.轴 7. 螺钉 8.U形板 9.螺柱 10.平板图3锥形部分的车削需对卧式车床的转塔和横刀架进行改造(见图3)。在横刀架上固定一块平板10，在平板10上以螺柱9为旋转中心安装一块可转动的U形板8，根据细长轴锥形部分的锥度将其旋转至要求后用螺钉7固定在平板10上。在U形板8上固定一根轴6，
9、车刀柄5以其有衬套的孔在轴6上滑动。同时，在转塔4上固定一个叉形工件支承3，工件1通过叉形支承3的衬套2进入叉内，叉的内侧开有槽，车刀通过槽进入叉内进行车削。由于刀柄5也是固定在转塔4上的，当转塔4 向机头推进时，车刀便将进入叉内的细长轴车成了图示的锥形。（五）刀具选择合理选择车刀几何形状 车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀的几何形状对工件的振动有明显的影响。选择时主要考虑以下几点：1、由于细长轴刚生差，为减少细长轴弯曲，要求径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素，在不影响刀具强度情况下，应尽量增大车刀主偏角。车刀的主偏角取kr=8093。2、为减少切削烟力和切削热，应该
10、选择较大的前角，取r0=1530。3、车刀前面应该磨有R11.53的断屑槽，使切削顺利卷曲折断。4、选择正刃倾角，取入=3使切削屑流向待加工表面，并使卷屑效果良好。5、切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下，并要经常保持锋利。6、为了减少径向切削力，应选择较小的刀尖圆弧半径（re0.3mm）。倒棱的宽度也应选得较小，取倒棱宽br1=0.5f。车削细长轴的车刀1、刀片材料为YT15硬质合金。2、切削用量：粗车时，切削速度vc=5060m/min；进给量f=0.30.4mm/r；切削深度ap=1.52mm。精车时，切削速度vc=60100m/min；进给量 f=0.080.12mm/r ；切削深度ap=0.51mm.。 3、采用乳化液作切削液。 4、适用范围：适用于车削光杠、丝杆等细长轴。 （六）结束语因此，车细长轴一种难度较大的加工工艺。虽然车细长轴的难度较大，但它也有一定的规律性，主要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择车刀几何形状等三个关键技术，问题就迎刃而解了。参考文献1. 高速车削细长轴 作者史洪志2. 细长轴的车削方法 作者李永祥
