浅谈细长轴车削

2010-04-18王大山

科技传播 2010年19期

王大山

沈阳市装备制造工程学校，辽宁沈阳 110026

1 细长轴的特点

工件的长度L与直径d之比大于25（即长径比L/d＞25）的轴类工件称为细长轴。细长轴的外形并不复杂，但由于其本身的刚度低，车削时又受切削力、重力、切削热等因素的影响，容易产生弯曲变形以及振动、锥度、腰鼓形、竹节形等缺陷，难以保证加工精度。长径比越大，加工就越困难。

2 车细长轴的方法

车削细长轴主要是解决工件车削过程中的刚性问题及变形问题。所以车削细长轴的关键就是合理使用中心架和跟刀架，解决工件的热变形伸长及合理选择车刀的几何形状等。

2.1 合理使用中心架和跟刀架

1）中心架的使用。中心架安装在床身导轨上。当中心架支承在工件中间时，工件长度相当于减少了一半，而工件的刚性却提高了好几倍。

安装中心架之前，应先在工件中间车一段安装中心架支承爪的沟槽，沟槽直径略大于工件的尺寸要求，沟槽的宽度大于支承爪的直径。安装中心架后，要使3个支承爪松紧适当，在沟槽上加注润滑油。在车削过程中，要经常检查支承爪的松紧程度，发现松动及时调整。

对于工件中间不需要加工的细长轴，可采用辅助套筒的方法安装中心架。把套筒套在轴的外圆上，调整并拧紧两端3个螺钉，使套的轴线和工件轴线重合。中心架的支承爪支承在辅助套筒的外圆上，其注意事项与支承在工件沟槽中相同。

2）跟刀架的使用。使用中心架能提高工件车削过程中的刚性，但由于工件分两段车削，因此工件中间有接刀痕迹。对不允许有接刀的工件，应采用跟刀架的方法。跟刀架是固定在床鞍上，和车刀一起作纵向运动。跟刀架有两爪和三爪之分。车削细长轴时，最好使用三爪跟刀架，因为使用3个支承爪的跟刀架，能使工件在上下、前后均不能移动，车削稳定，不易产生振动。使用跟刀架时，一定要注意支承爪对工件的支承要松紧适当，若太松，起不到提高刚性的作用，若太紧，影响工件的形状精度，车出的工件呈 “竹节形”。车削过程中，要经常检查支承爪的松紧程度，进行必要的调整。

2.2 减少与补偿工件的热变形伸长

车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，称为热变形。在车削一般轴类工件时，可不考虑热变形伸长问题。但是，车削细长轴时，因为工件长，热变形伸长量大，所以一定要考虑到热变形的影响。工件热变形伸长量可按下式计算。

△L=αL△t

式中，△L为工件热变形伸长量（mm）；

α为材料的线膨胀系数(1/℃）；

L为工件全长（mm）；

△t为工件升高的温度（℃）。

例：车削直径为Φ25mm，长度为1 200mm的细长轴，材料为45钢，车削时因受切削热的影响，使工件由原来的21℃上升到61℃，求这根细长轴的热变形伸长量。

解：已知L=1 200mm，△t=61℃-21℃=4O℃，查表45钢的线膨胀系数。

α＝11.59×10-6（1/℃）。

△L=αL△t=11.59×10-6×1 200×40=0.556mm

从上例计算可知，细长轴热变形伸长量是很大的。由于工件一端夹紧，一端顶住，工件无法伸长，所以只能使本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲，车削就很难进行，因此，必须采取措施减少工件的热变形。

减少工件的热变形可采取以下措施：

1）使用弹性回转顶尖

弹性回转顶尖的结构如图1所示。顶尖用圆柱滚子轴承、滚针轴承承受背向力，推力球轴承承受进给力。在短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间，放置若干片碟形弹簧。当工件热变形伸长时，工件推动顶尖通过圆柱滚子轴承，使碟形弹簧压缩变形。生产实践证明，用弹性回转顶尖加工细长轴，可有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。