淺談對細長軸車削加工的認識

張明遠

摘 要：在機械加工過程中，細長軸由于其剛性差，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，來保證細長軸車削加工的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：細長軸；切削用量；刀具角度

1 細長軸的加工特點

1.1 在切削過程中，工件受切削熱影響伸長會產(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，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、影響工件的圓柱度和表面粗糙度。

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

2 提高細長軸加工精度的措施

2.1 選擇合適的裝夾方法

減少裝夾接觸面積，工件用卡盤夾住，軸端伸入卡盤內(nèi)約15-20mm。在卡爪與工件之間墊入圓柱銷，如下圖所示。這樣工件與卡盤爪之間為線接觸，能起萬向調(diào)節(jié)作用，避免被長卡盤爪夾死而引起彎曲變形。在切削過程中，要隨時注意頂尖的支頂松緊程度。其檢查方法是：開動車床使工件旋轉(zhuǎn)，用右手拇指和食指捏住回轉(zhuǎn)頂尖轉(zhuǎn)動部分頂尖能停止轉(zhuǎn)動。當松開手指時，頂尖能恢復(fù)轉(zhuǎn)動，這就說明頂尖的松緊適當。

2.2 直接減少細長軸受力變形

（1）采用跟刀架和中心架

采用一夾一頂?shù)难b夾方式車削細長軸，為了減少徑向切削力對細長軸彎曲變形的影響，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，相當于在細長軸上增加了一個支撐，增加了細長軸的剛度，可有效地減少徑向切削力對細長軸的影響。

（2）采用反向切削法車削細長軸

改進車削方法，采用反向進給車削細長軸車削細長軸時，采用反向進給改變進給方向，使工件由受壓轉(zhuǎn)變?yōu)槭芾?。當采用大進給量切削時，進給抗力較大，使工件從卡盤端到車刀之間內(nèi)部產(chǎn)生見大的拉應(yīng)力，能有效地減少工件的徑向圓跳動，消除大幅度的振動，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長軸

使用雙刀切削法車削細長軸，用雙刀切削法車削細長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，應(yīng)將車床中滑板改裝成有前后倆個刀架，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)動絲杠時，能使倆刀架同時進刀或退刀。

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。因此對車削細長軸時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，車削時產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大，引起細長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細長軸時，應(yīng)盡量減少切削深度。

（2）進給量

進給量增大會使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此細長軸的受力變形系數(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。這是因為，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，細長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使細長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。對長徑比較大的工件，切削速度要適當降低。

2.4 選擇合理的刀具角度

為了減小車削細長軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車削時產(chǎn)生的切削力越小越好，而在刀具的幾何角度中，主偏角、前角和刃傾角對切削力的影響最大。

主偏角。其大小影響著三個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°時卻有所增大。在60°～75°范圍內(nèi)，三個切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細長軸時，車刀的主偏角取80°-95°，以減小切削徑向分力，減少細長軸的彎曲。

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，所以在細長軸車削中，在保證車刀有足夠強度前提下，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。傾角影響著車削過程中切屑的流向、刀尖的強度及三個切削分力的比例關(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)，三個切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細長軸時，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，刀尖要高于中心0.1mm左右，精車時，刀尖應(yīng)等于或略低于中心，不要超過0.1mm。

3 結(jié)論

由于細長軸剛性差，車削時產(chǎn)生的受力、受熱變形較大，很難保證細長軸的加工質(zhì)量要求。通過采用合適的裝夾方式和先進的加工方法，選擇合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保證細長軸的加工質(zhì)量要求。以上是論述是我由多年工作經(jīng)驗總結(jié)僅供參考，最終使操作者在操作中能更能好掌握這項技能，有不當之處，請指教。endprint