【摘 要】本文介紹了細(xì)長(zhǎng)軸的加工特點(diǎn)，詳細(xì)分析了影響加工質(zhì)量的各種因素，并從裝夾、刀具的幾何參數(shù)、加工方法等方面采取了系統(tǒng)有效的措施，保證達(dá)到細(xì)長(zhǎng)軸的設(shè)計(jì)精度。

【關(guān)鍵詞】細(xì)長(zhǎng)軸；刀具；裝夾；車削方法

1.細(xì)長(zhǎng)軸的加工特點(diǎn)

（1）細(xì)長(zhǎng)軸是指長(zhǎng)徑比大于25的桿類零件。由于剛性差，在車削時(shí)徑向切削力使軸彎曲，中間切削量小，產(chǎn)生腰鼓形，影響工件精度。

（2）由于自重和切削力作用，使工件振動(dòng)，圓柱度和粗糙度差。

（3）在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，加劇了工件的彎曲和振動(dòng)。

（4）細(xì)長(zhǎng)桿長(zhǎng)度過大，一次進(jìn)時(shí)間長(zhǎng)，切削熱大部分傳給工件，溫度升高，產(chǎn)生軸向伸長(zhǎng)變形，使工件彎曲，影響加工質(zhì)量。

例如：軸外圓?35、長(zhǎng)度L=1200mm，材料為45。車削時(shí)工件溫度從室溫（21°C）升高到61°C（若工件冷卻不足，會(huì)達(dá)到100°C以上），工件伸長(zhǎng)可達(dá)0.56mm，這個(gè)伸長(zhǎng)量若不能從頂尖處釋放出來，就會(huì)產(chǎn)生偏心距0.56mm的變形，使軸中間部分嚴(yán)重超差，導(dǎo)致報(bào)廢。

2.車削細(xì)長(zhǎng)軸的裝夾方法

細(xì)長(zhǎng)軸的裝夾方法對(duì)質(zhì)量影響非常大，下邊分別加以介紹。

（1）中心架。為提高剛性，在工件中間用一個(gè)甚至幾個(gè)中心架，使工件支撐點(diǎn)間的距離減少，使剛性提高幾倍，減小彎曲變形。當(dāng)軸徑過小，或精度低，或異形時(shí)，可配過渡套，用調(diào)節(jié)螺釘調(diào)中心，過渡套外徑精度要高，粗糙度要低，中心架夾持過渡套，可方便裝夾，提高定位精度，特別是解決異形圓柱面的裝夾問題。安裝中心架的架位，在工件兩端用百分表測(cè)量合適后在架，架位先精車一刀，防止架偏。

（2）跟刀架。一般用兩只卡爪就可以了，但加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于剛性差，工件本身的重力引起彎曲變形，所以跟刀架要做成三只卡爪，在下面多一個(gè)卡爪，三個(gè)爪和車刀共同撐著工件，使之上下、左右都不能移動(dòng)，有利于車削加工。跟刀架和中心架的卡爪圓弧面要進(jìn)行修整、研磨，使之與工件外圓吻合，其與工件接觸適宜，過緊過松都對(duì)車削不利。要以手感跟刀架已輕輕接觸為準(zhǔn)。粗車時(shí)跟刀架在車刀后邊，精車時(shí)在車刀前邊，距離為20～30mm。

（3）鉆卡。在加工細(xì)鋼絲時(shí)，經(jīng)常在尾座上裝一鉆夾，用鉆夾拉著鋼絲進(jìn)行車削（反走刀），這種方法很實(shí)用，效果很好。

（4）彈性回轉(zhuǎn)頂尖。彈性回轉(zhuǎn)頂尖內(nèi)部在向心軸承和推力軸承之間放置，有三片后2.5mm的蝶形彈簧，當(dāng)工件受熱伸長(zhǎng)變形時(shí)，可以使蝶簧壓縮變形，不會(huì)使工件彎曲變形，提高加工質(zhì)量。用頂尖支撐時(shí)，應(yīng)在軸的端面鉆一圓柱孔，頂尖與圓柱孔線接觸，可消除工件旋轉(zhuǎn)時(shí)憋勁現(xiàn)象，減少?gòu)澢冃巍?/p>

（5）卡盤。用卡盤夾持工件時(shí)，可在卡爪與工件之間墊入?4×20的三個(gè)鋼絲，形成線接觸，起到萬向節(jié)的作用，避免卡爪夾死現(xiàn)象而引起彎曲變形，從而提高加工精度。也可以用?4～?5的開口鋼絲圈套在工件上，達(dá)到線接觸的目的。在卡盤一端用雞心夾頭裝夾的方法也是常用的方法。

3.車刀的幾何參數(shù)

由于細(xì)長(zhǎng)軸剛性差，對(duì)車刀的幾何參數(shù)有特殊要求，主要考慮以下幾點(diǎn)：

（1）選擇較大的前角，一般在15°～30°。前角過小，容易使切削力增加，切削變形大，切削溫度升高，使工件變形增加，精度下降。

（2）盡量增大主偏角，一般在75°～80°。主偏角越小，徑向力越大，工件易振動(dòng)、彎曲。在精車時(shí)主偏角≥90°

（3）后角不易過大，一般在6°～8°。后角過大，加上前角較大，會(huì)使鍥角減小，刀具強(qiáng)度降低，切削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)。為了防振，還可以把刀尖圓角過渡刃處后角磨成0°，或?qū)④嚨兜都獍惭b得高于工件中心0.5mm左右，也可防振。

（4）刀尖圓弧半徑要合適，一般在0.1～0.3mm，刀尖圓弧可提高刀尖強(qiáng)度，改善散熱條件，但過大將會(huì)增加振動(dòng)使工件彎曲。

（5）磨卷屑槽。磨出寬度為1.5～3mm卷屑槽，可使切屑順利卷曲折斷，防止纏繞在軸上，要不斷去掉鐵屑，防止劃傷工件。

4.細(xì)長(zhǎng)軸的切削方法

在單件小批生產(chǎn)中經(jīng)常用反向進(jìn)給法加工細(xì)長(zhǎng)軸 。

（1）工件的裝夾。用卡盤夾持工件，在爪與工件間墊入?4×20的鋼絲，形成線接觸，起到萬向節(jié)的作用，避免彎曲變形。尾座用彈性回轉(zhuǎn)頂尖，工件熱膨脹時(shí)可有效補(bǔ)償熱脹伸長(zhǎng)，工件不易彎曲。在軸的端面上鉆孔，使頂尖呈線接觸，消除憋勁現(xiàn)象，減少工件彎曲變形。

（2）采用三爪跟刀架。三爪中下面的一個(gè)采用彈簧支撐爪，其寬度為工件直徑的1～1.5倍，材料用鑄鐵或青銅制造。車削前卡爪的支撐面與工件研配。三個(gè)爪在車削時(shí)可平衡徑向力。

（3）反向進(jìn)給。使用75°偏刀車削，從床頭向床尾進(jìn)給，使工件受軸向拉力，F(xiàn)x力較大，可有效地減小工件的徑向跳動(dòng)，消除振動(dòng)，提高加工質(zhì)量。粗車時(shí)，采用較大的切削用量，盡量將加工余量一次車完，精車時(shí)，采用寬刃彈性可調(diào)節(jié)刀排，用低速、大進(jìn)給量，效果良好。粗車時(shí)，進(jìn)給量f=0.4mm/r，半精車時(shí)，f=0.15～0.2mm/r，車刀安裝在略高于中心0.1～0.2mm處，充分冷卻。精車時(shí)，用低速精車法，切削用量為：n=8～10r/min，f=8～12mm/r，背吃刀量αp=0.02～0.05mm，用硫化油或菜油與煤油混合液冷卻潤(rùn)滑，粗糙度可達(dá)Ra0.8μm。

5.常見問題及對(duì)策

（1）彎曲度超差。造成原因有以下幾種現(xiàn)象：毛坯彎曲度過大；裝夾時(shí)頂尖頂?shù)倪^緊；切削量過大，溫度過高，冷卻不均勻； 刀具幾何角度選擇不當(dāng)；中心架卡爪過緊或過松。解決辦法有：毛坯先進(jìn)行校直，調(diào)質(zhì)后再校直；中心架卡爪和頂尖松緊程度要合適；刀具幾何參數(shù)要合理；切削量要小一些，增加進(jìn)給次數(shù)；隨時(shí)掌握中心架卡爪磨損及接觸情況，加潤(rùn)滑油；用乳化劑充分冷卻工件。

（2）出現(xiàn)“竹節(jié)形”。造成原因有以下幾種現(xiàn)象：跟刀架卡爪與工件外圓接觸不良；忽緊忽松，切削量忽大忽?。淮周嚂r(shí)接刀不良，產(chǎn)生臺(tái)階；工件余量不均勻，產(chǎn)生不均勻的切削抗力。解決辦法有：跟刀架卡爪壓力要松緊合適；粗車時(shí)背吃刀量過大，導(dǎo)致讓刀嚴(yán)重；接刀均勻，防止跳刀現(xiàn)象；出現(xiàn)“竹節(jié)形”后，要多走幾刀消除，調(diào)整跟刀架卡爪，與竹節(jié)處輕輕接觸，逐步消除。

（3）出現(xiàn)“腰鼓。造成原因有以下幾種現(xiàn)象：跟刀架卡爪材料不當(dāng)磨損嚴(yán)重，或接觸不良、接觸面太小；切削用量過大，背吃刀量大，抗力大，工件彎曲變形大。解決辦法有：卡爪用耐磨材料鑄鐵或青銅；調(diào)整跟刀架卡爪與工件的松緊要適當(dāng)；提高切削速度，減小切削量，減小背心力。

（4）出現(xiàn)“多棱形”和“麻花形”。造成原因有以下幾種現(xiàn)象：跟刀架卡爪過松產(chǎn)生低頻率振動(dòng)； 工件彎曲，切削余量不均。頂尖過緊，工件彎曲變形；切削熱使工件彎曲。解決辦法有：校直毛坯的彎曲度控制在0.1～1mm內(nèi)；尾座刀尖不易過緊，最好用彈性頂尖；充分冷卻；調(diào)整切削用量，減少背吃刀量。

（5）出現(xiàn)錐度。造成原因有以下幾種現(xiàn)象：尾座頂尖與頂尖不平行；刀具磨損。解決辦法有：檢測(cè)、調(diào)整機(jī)床；用耐磨性的材料；用0°后角車刀。

（6）粗糙度。造成原因有以下幾種現(xiàn)象：車削時(shí)工件振動(dòng)；刀具幾何參數(shù)不合適；切削量過大。解決辦法有：跟刀架卡爪用耐磨材料；刀尖用圓弧，也可用寬刃低速車刀；用小的走刀量。

6.結(jié)束語

細(xì)長(zhǎng)軸由于其特殊的特點(diǎn)，和深孔一樣成為車削加工的一大難點(diǎn)，結(jié)合車削加工有關(guān)理論，總結(jié)了細(xì)長(zhǎng)軸的加工技巧。為以后的細(xì)長(zhǎng)軸加工提供了一定的思路和方法，易于普及。 [科]