張明遠(yuǎn)

摘 要：在機(jī)械加工過(guò)程中，細(xì)長(zhǎng)軸由于其剛性差，在切削力和切削熱的作用下很容易產(chǎn)生彎曲變形，控制加工工件的受力及受熱變形的問(wèn)題，必須要選用合理的刀具幾何角度、正確的切削用量、完善的加工工藝方法，來(lái)保證細(xì)長(zhǎng)軸車削加工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：細(xì)長(zhǎng)軸；切削用量；刀具角度

1 細(xì)長(zhǎng)軸的加工特點(diǎn)

1.1 在切削過(guò)程中，工件受切削熱影響伸長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。

1.2 工件受切削力作用產(chǎn)生彎曲，從而引起振動(dòng)，影響工件的精度和表面粗糙度。

1.3 由于工件自重、變形、振動(dòng)、影響工件的圓柱度和表面粗糙度。

1.4 工件高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下，加劇工件彎曲與振動(dòng)。因此，切削速度不能過(guò)高。

2 提高細(xì)長(zhǎng)軸加工精度的措施

2.1 選擇合適的裝夾方法

減少裝夾接觸面積，工件用卡盤(pán)夾住，軸端伸入卡盤(pán)內(nèi)約15-20mm。在卡爪與工件之間墊入圓柱銷，如下圖所示。這樣工件與卡盤(pán)爪之間為線接觸，能起萬(wàn)向調(diào)節(jié)作用，避免被長(zhǎng)卡盤(pán)爪夾死而引起彎曲變形。在切削過(guò)程中，要隨時(shí)注意頂尖的支頂松緊程度。其檢查方法是：開(kāi)動(dòng)車床使工件旋轉(zhuǎn)，用右手拇指和食指捏住回轉(zhuǎn)頂尖轉(zhuǎn)動(dòng)部分頂尖能停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)松開(kāi)手指時(shí)，頂尖能恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這就說(shuō)明頂尖的松緊適當(dāng)。

2.2 直接減少細(xì)長(zhǎng)軸受力變形

（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。

（2）采用反向切削法車削細(xì)長(zhǎng)軸

改進(jìn)車削方法，采用反向進(jìn)給車削細(xì)長(zhǎng)軸車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，采用反向進(jìn)給改變進(jìn)給方向，使工件由受壓轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾?。?dāng)采用大進(jìn)給量切削時(shí)，進(jìn)給抗力較大，使工件從卡盤(pán)端到車刀之間內(nèi)部產(chǎn)生見(jiàn)大的拉應(yīng)力，能有效地減少工件的徑向圓跳動(dòng)，消除大幅度的振動(dòng)，有利獲得較高的精度和較小的表面粗糙度值。

（3）使用雙刀切削法車削細(xì)長(zhǎng)軸

使用雙刀切削法車削細(xì)長(zhǎng)軸，用雙刀切削法車削細(xì)長(zhǎng)軸可使倆刀的背向力相互抵消，這樣可減少工件的彎曲變形。倆刀尖距就是工件的直徑，車出的工件圓柱度誤差小。

應(yīng)用雙刀切削法時(shí)，應(yīng)將車床中滑板改裝成有前后倆個(gè)刀架，前刀架正裝一把刀，后刀架反裝一把刀。中滑板絲杠采用一端為右旋螺紋，一端為左旋螺紋，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠時(shí)，能使倆刀架同時(shí)進(jìn)刀或退刀。

2.3 合理地控制切削用量

切削用量選擇的是否合理，對(duì)切削過(guò)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(duì)車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)引起的變形也是不同的。（如表1）

（1）切削深度

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

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

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。

2.4 選擇合理的刀具角度

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，主偏角、前角和刃傾角對(duì)切削力的影響最大。

主偏角。其大小影響著三個(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，切向切削力在60°～90°時(shí)卻有所增大。在60°～75°范圍內(nèi)，三個(gè)切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，車刀的主偏角取80°-95°，以減小切削徑向分力，減少細(xì)長(zhǎng)軸的彎曲。

前角。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(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15°～30°以減小切削力。

刃傾角。傾角影響著車削過(guò)程中切屑的流向、刀尖的強(qiáng)度及三個(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)，三個(gè)切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，常采用正刃傾角3°～10°，以使切屑流向待加工表面。

其他。減小切屑刃表面粗糙值，刀刃保持鋒利。不磨刀尖圓弧過(guò)渡刃和倒棱，或磨得很小、保持刀刃的鋒利，減小徑向切削力。粗車時(shí)，刀尖要高于中心0.1mm左右，精車時(shí)，刀尖應(yīng)等于或略低于中心，不要超過(guò)0.1mm。

3 結(jié)論

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。以上是論述是我由多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)僅供參考，最終使操作者在操作中能更能好掌握這項(xiàng)技能，有不當(dāng)之處，請(qǐng)指教。endprint