劉尚明

(本溪市化學工業(yè)學校，遼寧 本溪 117000)

化工企業(yè)大量使用泵類設備輸送流體，其中有一類泵的主軸長度和直徑之比超過25，稱為細長軸類零件，如尿素水解給料泵、高壓氨水泵的轉子軸。這類軸在泵中承擔著傳遞動力，支撐旋轉零件的作用，常為多段分級結構，因為傳輸介質往往具有壓力和腐蝕性質，軸材料要具有一定的耐蝕性能和較高的硬度。化工生產嚴格的工藝條件，對細長軸的尺寸、形位精度提出了較高的要求。但是，細長軸在實際加工過程中，由于連續(xù)走刀及潤滑冷卻的不充分，能產生受熱變形，頂尖長時間的工作會卡死工件。細長軸類零件剛度較低，加工受力時工件會變形引起振動，導致工件精度達不到要求。工件的高速旋轉產生離心力能加劇工件的變形，導致誤差進一步的加大。因此，細長軸的加工是一個較為困難的過程，軸的加工精度難以控制，需要科學合理的設置加工參數(shù)和控制范圍，確保細長軸的加工質量。

1 影響加工精度的因素

1.1 影響精度的誤差

1.1.1 加工前的變形

主要是毛坯在加工過程中,由于各種原因而產生的形狀誤差及變形,以及運輸與儲存過程中由于放置管理不當而產生的變形[1]。

1.1.2 加工工藝系統(tǒng)誤差

細長軸的加工精度由工件、刀具、夾具、機床等完整的工藝系統(tǒng)的精度保證，工藝系統(tǒng)的誤差決定了加工誤差。工藝系統(tǒng)誤差包括加工機床本身的精度誤差，刀具和夾具制造產生的誤差，工藝系統(tǒng)因為加工受力及受熱產生的誤差，刀具走刀的原理誤差，工件本身的變形產生的誤差，測量產生的誤差等[2]。當產生的誤差與加工的工藝方向相同時，誤差影響較大，確定為加工敏感方向。

2 誤差分析

2.1 誤差分析方法

為保證加工精度，要在加工前使工藝系統(tǒng)處于良好狀態(tài)，進行誤差的原因分析，具體有排列圖、直方圖、因果圖、控制圖等。其中，因果圖又稱為石川圖，是把影響質量的因素按照原因和結果進行分類，以樹狀圖的形式表現(xiàn)出來，便于分析以找出提高加工質量的方法。長軸加工存諸多影響精度控制的問題，有不同尺寸和公差的軸頸對精度的影響，有各個軸頸同時對基準軸的跳動度要求，為保證精度，分析所有影響加工的精度，采用因果圖為工具進行分析。

圖1 長軸加工精度因果分析圖

2.2 因果圖分析

確定主線，確定加工誤差消除的目標是軸上各段對基準軸線的跳動精度達到規(guī)定值。然后，分析各種因素對加工目標的影響，按照工藝系統(tǒng)的各要素進行分類研究，分出主要因素和次要因素，從左到右展開各要素，形成大分支支配小分支，小分支影響大分支的樹狀結構圖，具體如圖1所示。

3 提高加工精度的關鍵技術措施

3.1 使用性的要求

長軸的加工首先考慮的是使用性。長軸的加工精度包含尺寸公差、形狀公差和位置公差，在加工中尺寸公差限制位置公差，位置公差限制形狀公差。加工精度高，成本必然提高，因此把零件加工到最佳數(shù)值是不必要的，在盡可能降低成本的條件下，保證加工精度在可接受范圍內，達到軸的工藝要求是合理的方法。

3.2 精度控制的方法

3.2.1 床身及輔具的調整

加工長軸的機床要有足夠的導軌長度，并且要保證導軌與車床尾座套筒中心、主軸旋轉中心具有較高的同軸度。

使用數(shù)控機床加工時，跟刀架的中心要與數(shù)床的中心一致。使用普通車床加工，選用帶有三個弧面支撐塊的跟刀架，可以有效降低加工引起的振動，減少變形誤差量，提高加工精度。跟刀架的卡爪與軸接觸的夾緊力不應過大，避免出現(xiàn)竹節(jié)形的誤差，當然夾緊力過小也不合適。同時，加工中也可以根據工藝實際使用可調節(jié)的托架，起到支撐工件、消除振動的作用。

3.2.2 裝夾的適配

加工過程中，細長軸精度不達標的一個重要因素是頂尖調整的不到位，限制了細長軸膨脹，使工件產生加工誤差，所以用彈簧回轉頂尖是必要的。當工件熱變形伸長時，工件推動頂尖壓縮內部的蝶形彈簧，釋放長軸的形變，這樣的工件不容易彎曲。同時，提高細長軸頂尖孔的加工精度也是加工中需要注意的問題。

3.2.3 進給方式和切削用量的選擇

長軸加工時，切削深度增加，會加大切削力，引起細長軸受力形變，因此加工中要求徑向切削分力較小，大進給量可以降低切削分力，減少工件加工產生的彎曲變形。反向切削，可以保證較高的平穩(wěn)性，具有一定的抗振性，這些對提高精度是有益的。但是需要注意的是，軸的長徑比大小與切削用量是成反比的，軸長徑比越大越需要考慮降低進給量。軸的材料硬度高低與進給量也是反比關系，因為泵用長軸在化工工藝條件下工作，經常選用硬度較高的金屬材料，所以加工的進給量不能太高。在實際加工中，進給量要根據工藝條件和材料材質綜合考慮。

3.2.4 刀具幾何參數(shù)的設定

刀具主偏角對加工振動的大小有直接影響。主偏角大，軸向力變大，徑向力減小，切削振動減弱，所以為提高加工精度，應選用主偏角較大的刀具。刀具前角決定了刀刃的鋒利程度，刀具越鋒利，加工切削熱越小，但較大的前角增大了刀具的磨損，降低了刀具強度，刀具的耐用度降低，所以應合理的確定前角值。細長軸剛度較低，一般細長軸車刀的前角在20°～30° 較為合適。刀具的后角可以減少后刀面與軸表面的摩擦，直接影響軸表面質量，為減少長軸加工的上下跳動，后角不宜選擇較大，可以設定在6°～8°。為使切屑流向特定區(qū)域，增加刀刃強度，刀具要刃磨卷刀槽，并保證刃傾角在5°～6°以控制切屑順利排出，保證表面粗糙度要求[3]。

4 結論

化工泵中細長軸既受本身結構的制約又有化工嚴苛工作條件的影響，需要較高的精度以滿足使用要求。為提高加工精度，需要選擇合適的加工方法，合理的刀具參數(shù)，切削用量等應綜合考慮，以便為細長軸的精確加工提供保障。