宋宏明

（長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410124）

細(xì)長桿是車削加工中較常見的一類零件，因其剛性差，在加工過程中易彎曲和振動，又受切削熱的影響大，常常使工件的加工精度和表面粗糙度達(dá)不到預(yù)期的要求而報廢，故細(xì)長桿是車削加工中較難加工的一類零件。對細(xì)長桿的加工人們進(jìn)行了很多研究和生產(chǎn)實踐，為方便同行，特把能收集到的有關(guān)生產(chǎn)經(jīng)驗與理論研究加以歸納與分析。

1 車削細(xì)長桿的常見缺陷及其原因

（1）腰鼓形。腰鼓形缺陷是指車出來的細(xì)長桿其直徑兩端小中間大，如圖1所示。其產(chǎn)生原因主要是：①背向力Fp和進(jìn)給力Ff的影響。背向力Fp作用在細(xì)長桿的徑向，起到頂彎工件的作用，進(jìn)給力Ff作用在工件的軸向方向，起壓彎工件的作用，在彎曲大的地方，讓刀多，車出的直徑大；于切削熱的影響，在切削過程中，所消耗的功率都轉(zhuǎn)化為切削熱，在采用固定頂尖支撐時，由于工件兩端是固定的，工件在切削熱作用下溫度升高而熱脹伸長時受到限制，迫使工件彎曲。

圖1 背向力Fp和進(jìn)給力Ff對細(xì)長桿加工的影響

（2）竹節(jié)形。竹節(jié)形缺陷是指細(xì)長桿的直徑呈周期性變化。其產(chǎn)生原因主要是采用跟刀架時沒有調(diào)整好跟刀架外側(cè)支承塊的松緊度，造成跟刀架外側(cè)支承塊與工件接觸過緊，這樣易在細(xì)長桿中段時出現(xiàn)周期性直徑變化。

（3）錐形。錐形缺陷是指細(xì)長桿的直徑一端大一端小。其產(chǎn)生原因主要是：①主軸與頂尖形成的公共軸線與床身導(dǎo)軌不平行；于刀具的耐用度低，在一次走刀過程中，刀具磨損嚴(yán)重。

（4）多邊形。多邊形缺陷是指細(xì)長桿的截面不圓。其產(chǎn)生原因主要是采用跟刀架時支承塊與工件的接觸不良，有間隙，形成時接觸時不接觸。

（5）表面粗糙度差。其產(chǎn)生原因主要是：①工藝系統(tǒng)的振動。若工件出現(xiàn)彎曲，在高速回轉(zhuǎn)下，由于離心力的作用，會引起振動并加劇變形；于刀具幾何參數(shù)選擇不合理；③切削用量選擇不合理。

2 車削細(xì)長桿的工藝措施

（1）加工前的準(zhǔn)備。在加工細(xì)長桿前應(yīng)做好以下準(zhǔn)備：①調(diào)整車床尾座與主軸的同軸度，控制尾座與主軸的同軸度誤差小于等于0.02mm；于調(diào)整好車床大、中、小滑板的鍥鐵、鑲條間隙，使滑板的移動無松、滯感；③校直細(xì)長桿的毛坯。

（2）裝夾方法的改進(jìn)。①車削細(xì)長桿通常采用一夾一頂?shù)难b夾方法。當(dāng)工件夾持部分較長時，為減小或消除過定位的影響，可以在卡盤的卡爪上墊上直徑￠2～￠4mm長度約20mm的鋼絲，鋼絲的夾入長度為15～20mm，使工件與卡爪之間為線接觸，可避免夾持中工件的變形與彎曲。尾座頂尖采用彈簧式滑移頂尖，當(dāng)工件因切削熱膨脹時可以向尾座端伸長，以減小彎曲變形；于正確選用跟刀架及其支承塊。采用跟刀架是彌補(bǔ)工件剛性不足的重要措施，應(yīng)選用剛性好，三個支承塊分別作用在工件上、下、后三個方向的跟刀架，這樣可與刀具構(gòu)成兩對徑向力，使工件穩(wěn)固地夾持在旋轉(zhuǎn)的軸線上。跟刀架的支承塊采用球鐵，與工件研磨形成弧形面接觸，同時調(diào)整好支承塊與工件之間的松緊度，使支承塊與工件接觸良好。適當(dāng)在支承塊與工件間加入潤滑油，降低摩擦，減小磨損；③若工件長度很大時，可以在工件下面墊放V形或半圓形木塊，使其輕微托住工件。所墊木塊不用固定，允許有少許擺動，以便在切削過程中可以前后移動，這樣可以消除切削時產(chǎn)生的振動。

（3）采用反向進(jìn)給方式。細(xì)長桿用一夾一頂時，若選用反向進(jìn)給方式，進(jìn)給力Ff則變?yōu)檩S向的拉力，使工件拉直，還有利于增強(qiáng)細(xì)長桿受其它力的彎曲變形。因此，在粗車細(xì)長桿時，選用主偏角Kr為75°的粗車反偏刀，用較大進(jìn)給量的反向進(jìn)給方式切削，可以獲得較大的軸向拉力，同時由于三爪卡盤夾持工件，減小了徑向跳動和消除了大幅度振動的現(xiàn)象。在精車細(xì)長桿時，采用寬刃彈性車刀，低速大進(jìn)給加工時，反向進(jìn)給方式切削同樣適用。

（4）合理選擇刀具的幾何參數(shù)。刀具幾何參數(shù)的選擇對細(xì)長桿的車削加工很關(guān)鍵，粗加工細(xì)長桿時，選用如圖2所示的反偏刀，刀片材料為YT15或YT5，刀具前角γ0=25°～30°，可以使刀刃鋒利，減小切削力；刀具主偏角Kr=75°～80°，可以減小背向力Fp，但又保留一定的背向力Fp，使工件壓緊在跟刀架的支承塊上；刀刃磨出寬為0.1～0.2mm，角度為-5°～0的負(fù)倒棱，提高刀刃的強(qiáng)度及抗沖擊能力；刀尖處磨出長度為0.2～0.3mm的過渡刃和長度為1～1.5mm的水平修光刃，增加刀尖強(qiáng)度，提高刀具使用壽命。

精加工細(xì)長桿時，主要任務(wù)是保證其加工精度和表面粗糙度要求，可以選用寬刃彈性車刀，彈性刀桿有利于減振和避免扎刀。刀片材料為YT15，寬刃彈性車刀的幾何參數(shù)如圖3所示，其水平修光刃長一般為8～10mm，主偏角Kr較小，形成薄切屑；刀具前角γ0=30～40°，使切削輕快，刃口不磨倒棱，以保證刀刃的鋒利。同時，裝刀時刀尖應(yīng)低于工件中心0.1mm。

（5）合理選擇切削用量。在選用YT15硬質(zhì)合金刀片時，粗加工的切削用量參考值，切削速度υc=25～35m/min，進(jìn)給量f=0.3～0.4mm/r，背吃刀量ap=1～1.5mm。精加工的切削用量參考值，切削速度 υc＜5m/min，進(jìn)給量 f=0.3～0.4mm/r，背吃刀量ap=1～1.5mm。

圖2 粗車反偏刀的幾何參數(shù)

圖3 寬刃彈性車刀的幾何參數(shù)

3 結(jié)語

細(xì)長桿雖然結(jié)構(gòu)簡單，但因其剛性差，加工過程中受切削力和切削熱的影響很大，容易產(chǎn)生腰鼓形、竹節(jié)形、錐形、多邊形和表面粗糙度差等加工缺陷，嚴(yán)重影響了加工精度和加工表面質(zhì)量。實踐證明，在車削細(xì)長桿時，若能合理制訂細(xì)長桿的工藝路線，做好加工前的準(zhǔn)備，改進(jìn)裝夾方法和進(jìn)給方式，合理選擇刀具幾何參數(shù)和切削用量等切實有效的工藝措施，就能減小甚至消除這些加工缺陷，保證細(xì)長桿的加工精度，并提高加工效率。

［1］ 楊豐，宋宏明.數(shù)控加工工藝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］ 劉建軍.機(jī)械制造技術(shù)［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2008.