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談?wù)勡囅骷?xì)長(zhǎng)軸加工方法論文
摘 要：細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工歷來是比較困難的。本文根據(jù)我多年的工作經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)學(xué)生在實(shí)習(xí)操作中車削細(xì)長(zhǎng)軸的特殊情況，提出了自己的見解和方法。
關(guān)鍵詞：細(xì)長(zhǎng)軸 車削工藝 變形 加工質(zhì)量 預(yù)防措施
所謂細(xì)長(zhǎng)軸就是工件的長(zhǎng)度與直徑之比大于25（即L/D>25）的軸類零件稱為細(xì)長(zhǎng)軸。在切削力、重力和頂尖頂緊力的作用下，橫置的細(xì)長(zhǎng)軸是很容易彎曲甚至失穩(wěn)，提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度問題，就是控制工藝系統(tǒng)的受力及受熱變形的問題。因此，采用反向進(jìn)給車削，配合以最佳的刀具幾何參數(shù)、切削用量、拉緊裝置和軸套式跟刀架等一系列有效措施。以提高細(xì)長(zhǎng)軸的剛性，得到良好的幾何精度和理想的表面粗糙度，保證加工要求。
根據(jù)我多年來在車工生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)談一談細(xì)長(zhǎng)軸的車削。請(qǐng)同行多多指教。
一、細(xì)長(zhǎng)軸在加工中是最常見的問題
1、熱變形大。
細(xì)長(zhǎng)軸車削時(shí)熱擴(kuò)散性差、線膨脹大，當(dāng)工件兩端頂緊時(shí)易產(chǎn)生彎曲。
2、剛性差。
車削時(shí)工件受到切削力、細(xì)長(zhǎng)的工件由于自重下垂、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)受到離心力等都極易使其產(chǎn)生彎曲變形。
3、表面質(zhì)量難以保證。
由于工件自重、變形、振動(dòng)影響工件圓柱度和表面粗糙度。
二、怎樣提高細(xì)長(zhǎng)軸加工精度及預(yù)防措施
1、選擇合適的裝夾方法
（1）雙頂尖法裝夾法。采用雙頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細(xì)長(zhǎng)軸，其剛性較差，細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動(dòng).因此只適宜于長(zhǎng)徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高、多臺(tái)階軸類零件的加工。
（2）一夾一頂?shù)难b夾法。采用一夾一頂?shù)难b夾方式。在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細(xì)長(zhǎng)軸頂彎外，還能阻礙車削時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸的受熱伸長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸，裝夾后會(huì)產(chǎn)生過定位，也能導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生彎曲變形.因此采用一夾一頂裝夾方式時(shí)，頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖，使細(xì)長(zhǎng)軸受熱后可以自由伸長(zhǎng)，減少其受熱彎曲變形；同時(shí)可在卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸之間墊入一個(gè)開口鋼絲圈，以減少卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸的軸向接觸長(zhǎng)度，消除安裝時(shí)的過定位，減少彎曲變形。
�。�3）雙刀切削法。采用雙刀車削細(xì)長(zhǎng)軸改裝車床中溜板，增加后刀架，采用前后兩把車刀同時(shí)進(jìn)行車削。兩把車刀，徑向相對(duì)，前車刀正裝，后車刀反裝。兩把車刀車削時(shí)產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消。工件受力變形和振動(dòng)小，加工精度高，適用于批量生產(chǎn)。
�。�4）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，為了減少徑向切削力對(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，可有效地減少徑向切削力對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的影響。
（5）采用反向切削法車削細(xì)長(zhǎng)軸。反向切削法是指在細(xì)長(zhǎng)軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進(jìn)給.這樣在加工過程中產(chǎn)生的軸向切削力使細(xì)長(zhǎng)軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時(shí)，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補(bǔ)償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L(zhǎng)量，避免工件的壓彎變形。
2、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，前角、主偏角和刃傾角對(duì)切削力的影響最大。細(xì)長(zhǎng)軸車刀必須保證如下要求：切削力小，減少徑向分力，切削溫度低，刀刃鋒利，排屑流暢，刀具壽命長(zhǎng)。從車削鋼料時(shí)得知：當(dāng)前角γ0增加10°，徑向分力Fr可以減少30%；主偏角Kr增大10°，徑向分力Fr可以減少10%以上；刃傾角λs取負(fù)值時(shí)，徑向分力Fr也有所減少。
�。�1）前角(γ0)其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率，增大前角�？梢允贡磺邢鹘饘賹拥乃苄宰冃纬潭葴p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γ0=150。車刀前刀面應(yīng)磨有斷屑槽，屑槽寬B=3.5～4mm，配磨br1=0.1～0.15mm，γ01=-25°的負(fù)倒棱，使徑向分力減少，出屑流暢，卷屑性能好，切削溫度低，因此能減輕和防止細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形和振動(dòng)。
（2）主偏角(kr)車刀主偏角Kr是影響徑向力的主要因素，其大小影響著3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，在不影響刀具強(qiáng)度的情況下應(yīng)盡量增大主偏角。主偏角Kr=90°（裝刀時(shí)裝成85°～88°），配磨副偏角Kr’=8°～100。刀尖圓弧半徑γS=0.15～0.2mm，有利于減少徑向分力。
�。�3）刃傾角(λs)傾角影響著車削過程中切屑的流向、刀尖的強(qiáng)度及3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)，3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。
�。�4）后角較小a0=a01=4°~60，起防振作用。
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。粗車和半粗車細(xì)長(zhǎng)軸切削用量的選擇原則是：盡可能減少徑向切削分力，減少切削熱。車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，一般在長(zhǎng)徑比及材料韌性大時(shí)，選用較小的切削用量，即多走刀，切深小，以減少振動(dòng)，增加剛性。
�。�1）背吃刀量(ap)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)盡量減少背吃刀量。
�。�2）進(jìn)給量(f)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看，增大進(jìn)給量比增大切削深度有利。
（3）切削速度(v)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。
三、結(jié)論
細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工是機(jī)械加工中比較常見的一種加工方式。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。以上是我在多年實(shí)習(xí)指導(dǎo)教學(xué)中一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)僅供參考，也許還有更好的辦法來提高細(xì)長(zhǎng)軸的車削方法，最終使學(xué)生在實(shí)習(xí)操作中更快掌握這項(xiàng)技術(shù)，把自己的專業(yè)操作水平提高到一個(gè)新的層次。有不當(dāng)之處，請(qǐng)指教。
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