項(xiàng) 琰

(衢州市工程技術(shù)學(xué)校，浙江 衢州 324000)

"車工怕車桿"這句話反映出車削細(xì)長(zhǎng)軸的困難。通常認(rèn)為在機(jī)械中作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，長(zhǎng)度大于直徑的圓柱零件叫做軸，它是組成機(jī)械的重要零件之一，而長(zhǎng)度與直徑之比大于25的軸叫做細(xì)長(zhǎng)軸。細(xì)長(zhǎng)軸本身的剛性很差，而工件車削過(guò)程受切削力、切削熱的影響，很容易產(chǎn)生變形和振動(dòng)，而工件的自重和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力，又將加劇其變形和振動(dòng)，形狀精度隨之下降，表面粗糙度值增大。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(zhǎng)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。

一 細(xì)長(zhǎng)軸加工的問(wèn)題

（1）剛性差，在車削時(shí)候很容易受切削力和重力的作用而引起彎曲變形，產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響加工精度和表面質(zhì)量。

（2）熱變形伸長(zhǎng)量大，在車削熱的作用下，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹，當(dāng)軸以高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，所引起的離心力會(huì)加劇軸的變形。

（3）在高速，小進(jìn)給精車時(shí)，刀時(shí)易于磨損，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。

（4）在進(jìn)行精度要求高的細(xì)長(zhǎng)軸磨削時(shí)，易產(chǎn)生腰彭形，很難達(dá)到加工精度和表面粗糙度。

二 細(xì)長(zhǎng)軸加工的方法及具體措施

1選 擇裝夾方法

1）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(zhǎng)軸，為了減少?gòu)较蚯邢髁?duì)細(xì)長(zhǎng)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(zhǎng)軸上增加了一個(gè)支撐，增加了細(xì)長(zhǎng)軸的剛度，可有效地減少?gòu)较蚯邢髁?duì)細(xì)長(zhǎng)軸的影響。 在工件裝上中心架之前,必須在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽,表面粗糙度及圓柱度誤差要小,否則會(huì)影響工件的精度。車削時(shí),中心架的支承爪與工件接觸處應(yīng)經(jīng)常加潤(rùn)滑油。為了使支承爪與工件保持良好的接觸,也可以在中心架支承爪與工件之間加一層砂布或研磨劑,進(jìn)行研磨抱合。

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(zhǎng)軸頂彎外，還能阻礙車削時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸的受熱伸長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)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(guò)定位，也能導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)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(zhǎng)軸受熱后可以自由伸長(zhǎng)，減少其受熱彎曲變形；同時(shí)可在卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸之間墊入一個(gè)開(kāi)口鋼絲圈，以減少卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸的軸向接觸長(zhǎng)度，消除安裝時(shí)的過(guò)定位，減少?gòu)澢冃巍?/p>

3）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(zhǎng)軸，其剛性較差，細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動(dòng).因此只適宜于長(zhǎng)徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高、多臺(tái)階軸類零件的加工。

2.減 少工件的熱變形伸長(zhǎng)

車削時(shí),由于切削熱的影響,使工件隨溫度升高而逐漸伸長(zhǎng)變形,這就叫"熱變形"。在車削一般軸類時(shí)可不考慮熱變形伸長(zhǎng)問(wèn)題,但是車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí),因?yàn)楣ぜL(zhǎng),總伸長(zhǎng)量長(zhǎng),所以一定要考慮到熱變形的影響。由于工件一端夾住,一端頂住,工件無(wú)法伸長(zhǎng),因此只能本身產(chǎn)生彎曲。細(xì)長(zhǎng)軸一旦產(chǎn)生彎曲后,車削就很難進(jìn)行。減少工件的熱變形主要可采取以下措施

1)使用彈性回轉(zhuǎn)頂尖。用彈性回轉(zhuǎn)頂尖加工細(xì)長(zhǎng)軸,可有較地補(bǔ)償工件的熱變形伸長(zhǎng),工件不易彎曲，車削可順利進(jìn)行。

2)加注充分的切削液。車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，不論是低速切削還是高速切削，為了減少工件的溫升而引起熱變形，必須加注切液充分冷卻。使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用壽命和工件的加工質(zhì)量。

3)刀具保持銳利。以減少車刀與工件的摩擦發(fā)熱。

3．合理選擇車刀幾何形狀

為了減小車削細(xì)長(zhǎng)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(duì)切削力的影響最大。細(xì)長(zhǎng)軸車刀必須保證如下要求：切削力小，減少?gòu)较蚍至?，切削溫度低，刀刃鋒利，排屑流暢，刀具壽命長(zhǎng)。刀具幾何參數(shù)的合理選擇，常常是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定切削簡(jiǎn)便而行之有效的方法。

1)前角r0其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率，增大前角?？梢允贡磺邢鹘饘賹拥乃苄宰冃纬潭葴p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(zhǎng)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γ0=15°。

2)主偏角Kr。主偏角Kr對(duì)振動(dòng)強(qiáng)度的影響，當(dāng)切削深度和進(jìn)給量不變時(shí)，隨著主偏角的增大，振幅將逐漸減小，這是因?yàn)閺较蚯邢髁p小了，同時(shí)實(shí)際切削寬度aw將減小。在粗車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)取Kr=75～80°，精車時(shí)取Kr=85～90°的刀具進(jìn)行切削，可避免或減小振動(dòng)。

3)刃傾角(λs)傾角影響著車削過(guò)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)比較合理。

4)后角a0。一般來(lái)說(shuō)，后角對(duì)切削穩(wěn)定性無(wú)多大影響，但當(dāng)后角減小到2～3°時(shí)，使振動(dòng)有明顯的減弱，在生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)，后刀面有一定程度的磨損后，會(huì)有顯著的減振作用。

4合 理選擇切削用量

1)切削深度(ap)。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(zhǎng)軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，應(yīng)盡量減少切削深度。

2)進(jìn)給量(f)。進(jìn)給量增大會(huì)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(zhǎng)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(lái)看，增大進(jìn)給量比增大切削深度有利。

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(zhǎng)軸的受力變形減小。但切削速度過(guò)高容易使細(xì)長(zhǎng)軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲，破壞切削過(guò)程的平穩(wěn)性，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍。對(duì)長(zhǎng)徑比較大的工件，切削速度要適當(dāng)降低。

結(jié)論

細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工是機(jī)械加工中比較常見(jiàn)的一種加工方式。由于細(xì)長(zhǎng)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(zhǎng)軸的加工質(zhì)量要求。通過(guò)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(zhǎng)軸的加工質(zhì)量要求。

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