摘 要：最近幾年我們國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷提升，此時(shí)很多的行業(yè)和領(lǐng)域也都取得了顯著的成就，比如機(jī)械加工行業(yè)就是一個(gè)顯著的例子。通過不斷地實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)，在開展零件加工工作的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)那些較長(zhǎng)的軸類零件在處理的時(shí)候難度較大，作者具體地闡述了與之相關(guān)的原因，分析了對(duì)應(yīng)的加工措施以及刀具等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：細(xì)長(zhǎng)軸；加工方法；刀具；切削用量

通過不斷地實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)，在開展機(jī)床加工工作的時(shí)候，那些細(xì)長(zhǎng)的零件在處理的時(shí)候其難度要較之于其他的零件大一些。通過深入地分析可知，這種問題的主要成因有如下的幾點(diǎn)，比如其零件太長(zhǎng)，沒有良好的剛度或是零件變形等。要想確保零件的品質(zhì)良好，就應(yīng)該從輔具以及刀具和工藝措施等等幾個(gè)層面分析。

1 細(xì)長(zhǎng)軸類零件的加工步驟

1.1 校直

通過校直，我們可以確保車削量一致，此時(shí)不需要過多的車削用時(shí)，能夠防止振動(dòng)。對(duì)于毛料來講，在處理以后能夠保證表層的殘余力均衡，防止零件有太過明顯的形變。

圖1所示為常用的錘敲措施，我們?cè)谔幚淼臅r(shí)候最好不用使用壓彎措施。因?yàn)樵摯胧╇m然能夠使得毛料在短時(shí)間內(nèi)變直，但在不久之后它就會(huì)因?yàn)閼?yīng)力未整個(gè)消除而變彎，無法完成校直活動(dòng)。在使用錘敲措施的時(shí)候，我們要先將毛料的凹面放到平板之上，然后用錘敲擊此面，確保此處的金屬擴(kuò)展，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)伸直毛料的目的了。在特殊狀態(tài)之下，我們還可以使用圓弧形的錘子敲擊，確保錘面和材料完全接觸，防止毛料面受損。假如毛料的彎折過大的話，我們可以使用熱校直措施。如果校直之后，所有的彎折度都不超過0.8mm的話，就算達(dá)標(biāo)了。

圖1敲打法 圖2工件與支承塊接觸圖

1.2 平端面，打中心孔

將毛坯料穿入機(jī)床主軸孔卡緊平端面，打中心孔。此時(shí)要注意的是，中間的孔要保證是圓形的，而且不能歪斜，其潔凈度以及形態(tài)等都要合乎規(guī)定。同時(shí)還要保證端面平穩(wěn)，確保毛料的卡爪長(zhǎng)度一致，因?yàn)橐坏┥扉L(zhǎng)不一樣的話，就會(huì)使得其中心線偏移，最終導(dǎo)致零件的形態(tài)改變。

1.3 研磨跟刀架的支承塊面

在處理細(xì)長(zhǎng)軸的時(shí)候，我們可以使用刀架和兩爪，不過此時(shí)要確保支承體和零件的連接順暢。在選擇支承塊的時(shí)候，最好選擇耐磨的鑄鐵，而且為了確保支承面和零件的表層連接順暢，最好是在處理以前研磨表面。具體來說，要按照如下的步驟操作。先要把毛料放到機(jī)床上面，一邊使用卡盤夾，另一邊使用頂尖。要確保卡緊區(qū)域的長(zhǎng)度在15-20ram左右。過長(zhǎng)或是過短都不可以。按第一刀粗車后的直徑進(jìn)刀，以進(jìn)給量0.4mm左右走刀，車一小段，然后將跟刀架支承塊壓緊在這段表面上研磨。在研磨的時(shí)候，禁止放入冷卻液。利用車過的刀花研磨弧面，直到支承塊表面全部研完為止。接下來放置冷卻液，同時(shí)還要適當(dāng)研磨，確保表面的光潔度較高。如果支承體的表面和零件的表面是無縫貼合的話，如圖2（a）所示，此時(shí)其表面就像是軸瓦，可以應(yīng)對(duì)切削力；如果支承面圓弧半徑過大，如圖2（b），車削時(shí)易振動(dòng)；如果支承面圓弧半徑過小，如圖2（c），爪面磨損快，會(huì)使工件出現(xiàn)棱柱形，橢圓或麻花形。跟刀架支承塊應(yīng)和工件輕輕接觸，并保持很小間隙配合，既不能太松也不能太緊。每車一刀之前，必須先研跟刀架支承面，務(wù)必保證圓弧面吻合。

1.4 增加活動(dòng)中心架

如果零件的直徑和長(zhǎng)度的比超過一百的話，此時(shí)除了要運(yùn)用上述的刀架，還要設(shè)置一個(gè)活動(dòng)架，具體如下圖3。這樣做的目的是為了防止零件因?yàn)楸旧淼闹亓窟^重而出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，降低誤差的發(fā)生幾率。該架子一般放置在零件的中心區(qū)域，依據(jù)床頭地方的軸線對(duì)準(zhǔn)，而且要隨著走刀情況不斷改變方位。

跟刀架支承爪應(yīng)在車刀后面3-4mm處，如果超過這個(gè)距離的話，就會(huì)導(dǎo)致零件因?yàn)槭芰?yán)重而發(fā)生振動(dòng)現(xiàn)象。主要是因?yàn)檫@時(shí)候的軸可以簡(jiǎn)化為一個(gè)具體的簡(jiǎn)字梁，具體如圖4所示。具體的撓度如下：

fmax=M（-l2+3a2）3/2/9■EIL（1）

式中：M=FA，代人式（1）有

fmax=FA（-l2+3a2）3/2/9■EIL （2）

式中：F為切削力與吃刀抗力的合力；A為切削力作用點(diǎn)與跟刀架支撐點(diǎn)距離。

圖3活動(dòng)木墊 圖4簡(jiǎn)字梁

因?yàn)橛猩鲜龅膹澢嬖?，所以零件在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候其彎曲區(qū)域會(huì)產(chǎn)生甩轉(zhuǎn)現(xiàn)象，即以主軸轉(zhuǎn)速n為頻率，以最大撓度為最大振幅作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。具體的方程式如下：

Y=fmaxxsin（nt+ψ）（3）

所以，為了避免振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生，就要盡量地降低振幅。而從式（2）中得出，當(dāng)A=0時(shí)，fmax=0，這時(shí)候的振動(dòng)最小。不過如果A過小的話，此時(shí)刀架就會(huì)影響到刀具的切削，所以，我們通常將該數(shù)值設(shè)置為3～4mm，此時(shí)就可以確保變形以及振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生。除此之外，降低速率的話，也會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)變緩，速率必須要超過臨界值，要不然的話就會(huì)影響零件的運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.5 走刀方向

在處理細(xì)長(zhǎng)軸的時(shí)候，必須使用反走刀，即走刀方向從床頭走向尾座，原因是這樣能夠避免變形現(xiàn)象發(fā)生，提升效率。頂尖的作用有三：第一是細(xì)長(zhǎng)工件不下垂；第二是承受工件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的離心力；第三是承受一部分主切削力和徑向切削力。由于車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)必須使用跟刀架（有時(shí)還需以活動(dòng)中心架支撐工件），所以切削力主要由跟刀架承受了。這時(shí)，反向走刀的軸向切削力就能起到將工件拉直的作用，避免變形。而正走刀和上述完全不一樣，會(huì)使工件受到偏心壓縮（軸向走刀力并不作用在工件軸心，而是作用在外圓附近，這種情況稱之為偏心壓縮），細(xì)長(zhǎng)物體受到壓縮時(shí)，容易彎曲變形。

1.6 應(yīng)用活頂尖

細(xì)長(zhǎng)軸車削時(shí)頂尖并沒有起到應(yīng)對(duì)切削力的作用，其作用是提升剛度，防止甩動(dòng)。當(dāng)校直好毛料以后，離心力也變低了，所以，此時(shí)頂尖只需要輕微的頂住零件就行了，不用用力太猛，如果力過大的話，就會(huì)導(dǎo)致零件彎折，常見的頂尖就可以使用。在檢查松緊度的時(shí)候，我們可以用手指夾緊頂尖，如果零件活動(dòng)的時(shí)候頂尖也能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的話，就表示達(dá)標(biāo)了。由于加工的時(shí)候，零件受熱會(huì)變長(zhǎng)，因此我們要不停的檢查其松緊性。在具體的工作中，我們要不斷地把頂尖朝著后方挪動(dòng)，在進(jìn)行精車處理的時(shí)候，如果車刀靠近尾座區(qū)域的話，就可以將頂尖整體退出來。假如主軸的軸線沒有和機(jī)床的尾部保持一致的話，此時(shí)我們就要按照不斷朝后方挪動(dòng)的方法來移動(dòng)頂尖，這樣可以將錐度消除掉。眾所周知，零件的錐度和導(dǎo)軌以及刀架的精確性有很大的關(guān)聯(lián)，和尾座的具體方位并沒有多大的關(guān)系。相反的，假如頂尖在頂靠的時(shí)候用力太猛，靠得太緊的話，此時(shí)尾座的方位就會(huì)對(duì)錐度產(chǎn)生一定的干擾，影響到精車工作的開展。

1.7精車工藝

精車采用低速，采用寬刃硬質(zhì)合n d，金彈簧光刀，粗糙度可達(dá)0.4，切削深度可小于0.10mm。精車時(shí)，由于工件不允許有振動(dòng)及彎曲，在切削過程中可能存在的變形為彎曲變形及fmax扭轉(zhuǎn)變形Qmax：

fmax=M（-l2+3a2）3/2/9■EIL

Qmax=？仔dnpz/1000GIn·180/？仔≤（？茲） （4）

由經(jīng)驗(yàn)公式：

Pz=Cpz·txpz·sypz·Kpt（5）

式中：Pz為主切削力；xpz為切削深度修正系數(shù)；ypz為吃刀抗力修正系數(shù)；Kpt為切削條件不同的修正系數(shù)；t為切削深度；s為進(jìn)給量。

由式（4）、（5）得：轉(zhuǎn)速凡、進(jìn)給量s、切削深度t中任一項(xiàng)增大，扭轉(zhuǎn)變形都會(huì)增大。因此在精車的時(shí)候，必須要盡量地調(diào)節(jié)三者，這樣能夠確保精確性高。

由于在車削過程中金屬變形的主要形式為剪切滑移，其相對(duì)滑移變形ε為：

ε=cosr0/sinψcos（ψ-r0） （6）

tanψ=cosr0/ξ-sinr0 （7）

式中：ξ為變形系數(shù)；r0為刀具前角；ψ為剪切角。由式（6）、（7）我們可知，當(dāng)?shù)毒叩那敖禽^小的時(shí)候，切削的摩擦就相對(duì)要大一些，當(dāng)溫度上升的時(shí)候，切削的阻力就隨之增加。此時(shí)進(jìn)給力也會(huì)隨之變大，干擾到生產(chǎn)的精確性。所以，在處理的時(shí)候，要確保前角足夠大。由式ae=f·sinkr可得出：進(jìn)給量f相同，kr越大，ae越大，變形系數(shù)就越小，使主切削力減小，但kr>60°～75°時(shí)，刀尖圓弧半徑的作用增大，主切削力略上升，故精車時(shí)取75°角。要想實(shí)現(xiàn)上述目的，就要切實(shí)按照如下所述開展。第一，保障刀具的刃磨良好。第二，確定走刀的方向是從機(jī)床的頭朝著尾進(jìn)行的。第三，刀刃和軸線要保證平行。第四，保證冷卻液的添加量充足。第五，要保證潤(rùn)滑液冷卻。粗精車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，一定要配合有著較高流量的冷卻潤(rùn)滑液，它的存在意義是為了確保零件和支承爪能夠冷卻，而且還能夠保證承接面是高度潤(rùn)滑的，這樣能夠降低它們的摩擦力，確保處理工作順暢。通過不斷的實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，使用濃度在百分之二左右是最好的，它不但能夠確保冷卻性良好，而且還能夠發(fā)揮潤(rùn)滑作用，能夠確保處理的整個(gè)過程之中溫度都非常低，假如使用機(jī)油的話，因?yàn)槠淅鋮s成效較低，零件溫度上升會(huì)導(dǎo)致加工工作受到極大地干擾。

2 機(jī)床及切削用量

在使用此類措施的時(shí)候，我們不需要嚴(yán)格規(guī)定機(jī)床性能，常見的那些機(jī)床都是可以的。在具體地選擇切削量的時(shí)候要遵照如下幾點(diǎn)開展。

第一，深度最好在1.5～3mm之間；走刀量在0.3-0.45mm/r0 之間。第二，速率在40～00m/min之間，不能太低，要不然的話就會(huì)影響刀具功效。

3 實(shí)踐中的應(yīng)用

經(jīng)過上文的簡(jiǎn)述，我們了解了細(xì)長(zhǎng)軸類零件的常用加工措施，使用該措施可以確保精確性良好，進(jìn)而顯著提升品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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