摘要：所謂細(xì)長軸就是工件的長度與直徑之比大于25(即L/D>25)的軸類零件稱為細(xì)長軸。在切削力、重力和頂尖頂緊力的作用下，橫置的細(xì)長軸是很容易彎曲甚至失穩(wěn)，因此，車削細(xì)長軸時(shí)有必要改善細(xì)長軸的受力問題。采用反向進(jìn)給車削，配合以最佳的刀具幾何參數(shù)、切削用量、拉緊裝置和跟刀架等一系列有效措施。結(jié)果提高了細(xì)長軸的剛性，達(dá)到了加工要求。

關(guān)鍵詞：細(xì)長軸 車削工藝 變形 加工質(zhì)量 預(yù)防措施

0 引言

所謂細(xì)長軸就是工件的長度與直徑之比大于25(即L／D>25)的軸類零件稱為細(xì)長軸。在切削力、重力和頂尖頂緊力的作用下，橫置的細(xì)長軸是很容易彎曲甚至失穩(wěn)，提高細(xì)長軸的加工精度問題，就是控制工藝系統(tǒng)的受力及受熱變形的問題。因此，采用反向進(jìn)給車削，配合以最佳的刀具幾何參數(shù)、切削用量、拉緊裝置和軸套式跟刀架等一系列有效措施。以提高細(xì)長軸的剛性，得到良好的幾何精度和理想的表面粗糙度，保證加工要求。

1 細(xì)長軸類零件的工藝特點(diǎn)

1.1 熱變形大。細(xì)長軸車削時(shí)熱擴(kuò)散性差、線膨脹大當(dāng)工件兩端頂緊時(shí)易產(chǎn)生彎曲變形。

1.2 剛性差。車削時(shí)工件受到切削力、細(xì)長的工件由于自重下垂、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)受到離心力等都極易使其產(chǎn)生彎曲變形。

1.3 表面質(zhì)量難以保證。由于工件自重、變形、振動(dòng)影響工件圓柱度和表面粗糙度。

2 提高細(xì)長軸加工精度的措施

2.1 選擇合適的裝夾方法

2.1.1 雙頂尖法裝夾法采用雙頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確，容易-保證同軸度。但用該方法裝夾細(xì)長軸，其剛性較差，細(xì)長軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動(dòng)，因此只適宜于長徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高、多臺階軸類零件的加工。

2.1.2 一夾一頂?shù)难b夾法采用一夾一頂?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)長軸頂彎外，還能阻礙車削時(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，裝夾后會產(chǎn)生過定位，也能導(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。

2.1.3 雙刀切削法采用雙刀車削細(xì)長軸改裝車床中溜板，增加后刀架，采用前后兩把車刀同時(shí)進(jìn)行車削。

兩把車刀，徑向相對，前車刀正裝，后車刀反裝。兩把車刀車削時(shí)產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消。工件受力變形和振動(dòng)小，加工精度高，適用于批量生產(chǎn)。

2.1.4 采用跟刀架和中心架采用一夾一頂?shù)难b夾方式車削細(xì)長軸，為了減少徑向切削力對細(xì)長軸彎曲變形的影響，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，相當(dāng)于在細(xì)長軸上增加了一個(gè)支撐，增加了細(xì)長軸的剛度，可有效地減少徑向切削力對細(xì)長軸的影響。

2.1.5 采用反向切削法車削細(xì)長軸反向切削法是指在細(xì)長軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進(jìn)給。

這樣在加工過程中產(chǎn)生的軸向切削力使細(xì)長軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時(shí)，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補(bǔ)償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L量，避免工件的壓彎變形。

2.2 選擇合理的刀具角度為了減小車削細(xì)長軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車削時(shí)產(chǎn)生的切削力越小越好，而在刀具的幾何角度中，前角、主偏角和刃傾角對切削力的影響最大。細(xì)長軸車刀必須保證如下要求：切削力小，減少徑向分力，切削溫度低，刀刃鋒利，排屑流暢，刀具壽命長。從車削鋼料時(shí)得知：當(dāng)前角γo增加10°，徑向分力Fr可以減少30％：主偏角Kr增大10°，徑向分力Fr可以減少10％以上；刃傾角λs取負(fù)值時(shí)，徑向分力Fr也有所減少。

2.2.1 前角(γo其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率.增大前角，可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小，切削力明顯減小。

增大前角可以降低切削力，所以在細(xì)長軸車削中，在保證車刀有足夠強(qiáng)度前提下，盡量使刀具的前角增大。前角一般取γo=15°。車刀前刀面應(yīng)磨有斷屑槽，屑槽寬B=3.5～4mm，配磨brl=0.1-0.15mm，ym=－25。的負(fù)倒棱，使徑向分力減少，出屑流暢，卷屑性能好，切削溫度低，因此能減輕和防止細(xì)長軸彎曲變形和振動(dòng)。

2.2.2 主偏角(kr)車刀主偏角Kr是影響徑向力的主要因素，其大小影響著3個(gè)切削分力的大小和比例關(guān)系。隨著主偏角的增大，徑向切削力明顯減小，在不影響刀具強(qiáng)度的情況下應(yīng)盡量增大主偏角。主偏角Kr=90°(裝刀時(shí)裝成85°-88°)，配磨副偏角Kr＇=8°～10°，刀尖圓弧半徑Y(jié) s=0.15～0.2mm，有利于減少徑向分力。

2.2.3 刃傾角(λs)傾角影響著車削過程中切屑的流向、刀尖的強(qiáng)度及3個(gè)切削分力的比例關(guān)系。隨著刃傾角的增大，徑向切削力明顯減小，但軸向切削力和切向切削力卻有所增大。刃傾角在10?！?10。范圍內(nèi)，3個(gè)切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細(xì)長軸時(shí)，常采用正刃傾角+3°一+10°，以使切屑流向待加工表面。

2.2.4 后角較小ao=am=4°-6°，起防振作用。

2.3 合理地控制切削用量切削用量選擇的是否合理，對切削過程中產(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。

2.3.1 背吃刀量(村在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車削時(shí)產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大，引起細(xì)長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細(xì)長軸時(shí)，應(yīng)盡量減少背吃刀量。

2.3.2 進(jìn)給量(f)進(jìn)給量增大會使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此細(xì)長軸的受力變形系數(shù)有所下降。如果從提高切削效率的角度來看，增大進(jìn)給量比增大切削深度有利。

2.3．3 切削速度(v)提高切削速度有利于降低切削力。這是因?yàn)?，隨著切削速度的增大，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小，細(xì)長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使細(xì)長軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲。破壞切削過程的平穩(wěn)性，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍。對長徑比較大的工件，切削速度要適當(dāng)降低。

實(shí)踐證明：進(jìn)給量f>0.5時(shí)，防振效果很顯著。而稍微加大吃刀深度，就很容易引起振動(dòng)。當(dāng)切削速度為中速時(shí)，細(xì)長軸工件常會發(fā)生振動(dòng)。采用高速車削時(shí)，由于離心力作用，振動(dòng)也較大，一般采用不太高的切削速度來加工細(xì)長軸的。根據(jù)加工經(jīng)驗(yàn)，長徑比在40:1～120:1之間，在a_p=3mm情況下。取v=40m／min、f=0.3～0.5mm/r：或采用v=45-100m/min，f=0.6～0.12mm/r時(shí)，加工細(xì)長軸時(shí)不容易引起振動(dòng)，但應(yīng)使車刀的倒棱加寬到0.3～0.6mm，屑槽寬在6～7mm，同時(shí)工件直徑應(yīng)大于50mm，否則工件易產(chǎn)生彎曲變形。

3 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和先進(jìn)的加工方法，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。