胡升華

（銅陵市中等職業(yè)技術(shù)教育中心（安徽銅陵技師學(xué)院），銅陵 244000）

細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的提升措施

胡升華

（銅陵市中等職業(yè)技術(shù)教育中心（安徽銅陵技師學(xué)院），銅陵 244000）

本文通過分析細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的影響因素，總結(jié)出提升細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的有效方法和措施。

細(xì)長(zhǎng)軸 加工精度 措施

引言

機(jī)械加工對(duì)于精度的高要求是機(jī)械加工質(zhì)量問題的重要部分[1]。總結(jié)機(jī)械加工精度問題對(duì)于提升加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本都有十分重要意義。機(jī)械的使用壽命和工作情況等都與軸類零件精度有著密不可分的關(guān)系，同時(shí)由于生產(chǎn)需要，很多機(jī)械設(shè)備可能處于長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度作業(yè)中，這就對(duì)對(duì)軸類零件的各種精度問題提出更高的要求。而軸類加工精度較難的要屬細(xì)長(zhǎng)軸的加工。一個(gè)機(jī)械設(shè)備必不可少的零件，關(guān)乎機(jī)械的工作情況，所以對(duì)于提升細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的追求，一直是急需攻克的課題，也是學(xué)者們努力研討的方向。

1 影響細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的主要因素

通過研究細(xì)長(zhǎng)軸加工難度大的原因，影響細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的因素主要有三個(gè)方面[2]：第一，細(xì)長(zhǎng)軸自身的形狀特性要求，加工過程中一些輕微震動(dòng)、機(jī)械擺放位置有偏差或切削力和和夾緊力大小的細(xì)微差別，都可能會(huì)造成細(xì)長(zhǎng)軸的微變形細(xì)，從而降低細(xì)長(zhǎng)軸的精度；第二，細(xì)長(zhǎng)軸的散熱性能較差。細(xì)長(zhǎng)軸一般由原始桿件經(jīng)切削、淬火調(diào)質(zhì)加工而成，切削時(shí)使用的各種工具和工件會(huì)出現(xiàn)摩擦的問題，這樣不可避免地生成熱量，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸加工中的溫度升高，這種高溫效應(yīng)易導(dǎo)致軸的變形，一方面，溫度使細(xì)長(zhǎng)軸發(fā)生線性膨脹，由于膨脹的不均勻性，細(xì)長(zhǎng)軸最終彎曲變形。而彎變形一旦產(chǎn)生，細(xì)長(zhǎng)軸的重心也就會(huì)偏離軸心位置，在接下來的加工中，加劇彎曲變形的程度，最后線性膨脹嚴(yán)重，細(xì)長(zhǎng)軸的精度大幅度降低；第三，細(xì)長(zhǎng)軸的精度還取決于它的長(zhǎng)度，通常情況下，工件的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，加工時(shí)所耗費(fèi)的自然會(huì)加長(zhǎng)，并且往往還會(huì)加大加工的困難程度，降低細(xì)長(zhǎng)軸幾何形狀精度。而加工細(xì)長(zhǎng)軸極易產(chǎn)生形狀誤差，其中最易產(chǎn)生變形的就是竹節(jié)形與腰鼓形，如圖1所示。竹節(jié)形的產(chǎn)生變形主要是因?yàn)檐嚰?xì)長(zhǎng)軸過程中，刀架和支承塊對(duì)零件施加了過大的壓力。另外支撐爪的壓力大小也會(huì)影響到加工精度，因?yàn)楫?dāng)支撐抓施加的力過小時(shí)，無法起到增加剛度的作用，但當(dāng)支撐爪施加的力過大時(shí)，工件會(huì)與車刀產(chǎn)生過度擠壓，從而造成切削深度變大，這樣加工出來的細(xì)長(zhǎng)軸直徑就會(huì)略小。若此時(shí)又將支撐抓外調(diào)，工件所受壓力會(huì)突然減小，切削深度也會(huì)突然變大。如此反復(fù)，細(xì)長(zhǎng)軸直徑就會(huì)時(shí)大時(shí)小，車出形狀變成竹節(jié)型。另外細(xì)長(zhǎng)軸呈腰鼓形主要是由于車到工件中間位置時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿發(fā)生了彎曲變形，造成切削深度逐漸減小，從而形成腰鼓形[3]。

圖1 竹節(jié)形與腰鼓形的細(xì)長(zhǎng)軸

2 細(xì)長(zhǎng)軸加工精度提升的方法與合理的措施

2.1 提高精度的措施

2.1.1 改進(jìn)裝夾方式

軸類零件一般采用一端卡盤、一端頂尖的裝夾方式[4]。當(dāng)頂尖施加的壓力過大時(shí)，切削熱導(dǎo)致的工件伸長(zhǎng)受到阻礙，易發(fā)生彎曲變形；當(dāng)頂尖壓力過小時(shí)，切削過程中穩(wěn)定性就會(huì)較差。由裝夾基面與頂尖孔定位不一致造成的工件彎曲，可以通過在工件與三爪卡盤之間添加鋼絲圈，保證卡爪與工件間的線性接觸，以便調(diào)節(jié)方向。

2.1.2 調(diào)整車床位置

首先調(diào)節(jié)尾座至床身導(dǎo)軌與工件軸線相互平行，將平行度偏差控制在允許范圍。其次調(diào)整尾座至尾座孔中心線與工件軸線重合，以消除錐度誤差。最后，調(diào)節(jié)橫刀架、小刀架和溜板間隙，防止切削中途扎刀。

2.1.3 改進(jìn)跟刀架

由于細(xì)長(zhǎng)桿的加工難度相對(duì)較大，普通加工的兩個(gè)支撐塊由于其剛性達(dá)不到要求，故很難滿足細(xì)長(zhǎng)軸的精度要求[5]。為此，在加工細(xì)長(zhǎng)桿時(shí)，可采用新式跟刀架，細(xì)長(zhǎng)軸工件將被夾持在刀具和3個(gè)支撐塊間，上下左右的變形均會(huì)有所緩解，且輕易不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。同時(shí)，在刀架上墊上可移動(dòng)的，在與工件接觸部位加工成半圓形的木塊，配以機(jī)油潤(rùn)滑，既能有效防止工件由重力引起的彎曲，又能起到極佳的減震效果[6]。

2.1.4 幾何角度合理化

工件的彎曲度越小精度越高，這時(shí)合適的刀具前角和主偏角就成為一個(gè)十分重要的因素。一般來說，不影響刀具強(qiáng)度的情況下，可盡量將前角放到最大值。

2.1.5 冷卻潤(rùn)滑液的需求

切削熱對(duì)加工精度的影響極大[7]，而上述的所有方法主要是為了減少切削力對(duì)加工精度的負(fù)面影響。為避免切削熱的影響，冷卻潤(rùn)滑液一定要充足，使冷卻進(jìn)行到極致，從而降低切削溫度，減小切削熱對(duì)加工精度的影響，同時(shí)有利于提高刀具耐用度。

2.2 提升細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的具體舉措

2.2.1 消振器的安裝

在刀尖方向安裝一個(gè)彈簧滾輪結(jié)構(gòu)的消振器固定在跟刀架上，消除振動(dòng)，提高加工精度[8]。

2.2.2 反向進(jìn)給的切削方法

傳統(tǒng)的方法是采用正向進(jìn)給的方式，細(xì)長(zhǎng)軸工件在軸向切削力作用下，很容易產(chǎn)生壓縮變形從而導(dǎo)致彎曲，而現(xiàn)在采用反向進(jìn)給方法，進(jìn)給方向由卡盤的方向指向尾座，此時(shí)切削力對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸工件的影響將是伸長(zhǎng)而不再是壓縮。同時(shí)，采用具有彈性的尾座頂尖，對(duì)于刀具至尾座一段的細(xì)長(zhǎng)軸工件的受壓彎曲變形和受熱導(dǎo)致的伸長(zhǎng)起著有效的補(bǔ)償作用，這樣細(xì)長(zhǎng)軸工件就不會(huì)因受壓而變形。

2.2.3 在卡盤的裝夾端車出一個(gè)縮頸

在卡盤的裝夾端的工件上，車出一個(gè)縮頸，縮頸直徑d大概為細(xì)長(zhǎng)軸工件直徑D的一半，從而增加細(xì)長(zhǎng)軸工件在縮頸部分的柔韌性。同時(shí)，這個(gè)縮頸還具有自定位作用，消除由于細(xì)長(zhǎng)軸工件坯料本身的彎曲而在卡盤夾持下所導(dǎo)致的軸心線歪斜的影響。

3 結(jié)語

本文總結(jié)影響細(xì)長(zhǎng)軸精度的主要因素，同時(shí)提出具體措施，以期提高細(xì)長(zhǎng)軸加工精度。這對(duì)提升細(xì)長(zhǎng)軸的生產(chǎn)效率都有著很好的借鑒，細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的提升將有較好的前景。采用上述措施之后顯著提高細(xì)長(zhǎng)軸加工的精度，這些方法也同樣適用于其他剛度較低的零件，從而全面控制零件加工的合格率。

[1]寧秀斌.細(xì)長(zhǎng)軸類結(jié)構(gòu)件車削加工要點(diǎn)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，6（16）：98.

[2]孫天明.針對(duì)采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝的淺析[J].科技與創(chuàng)新，2015，8（19）：77-78.

[3]孫春石.淺析機(jī)械加工質(zhì)量控制技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，6（19）：109.

[4]鄧天凱.關(guān)于機(jī)械零件加工精度的影響因素及應(yīng)對(duì)策略探討[J].科技風(fēng)，2015，28（11）：88.

[5]李新.淺析工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響及解決措施[J].科學(xué)之友，2016，（6）：1-3.

[6]任志新.淺析影響機(jī)械零件加工精度的因素及解決方法[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，（18）：7

[7]姜東輝.提高機(jī)械加工精確度的措施探討[J].黑龍江科技信息，2014，18（21）：82.

[8]蔣超，陳禮.特殊材料軸加工問題研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2016，（3）：58-59

Measures for Improving the Machining Accuracy of Slender Shaft

HU Shenghua
(Tongling secondary vocational and technical education center (Tongling Anhui Technician College), Tongling 244000)

In this paper, the effective methods and measures for improving the machining accuracy of slender shaft are summarized by analyzing the influence factors of the machining precision.

slender shaft. processing precision, measures