车削细长轴零件方法探讨

2016-02-06撰文李晓军王祎才

中国机械 2016年1期

关键词：刀架细长切削力

撰文/李晓军　王祎才

车削细长轴零件方法探讨

撰文/李晓军王祎才

针对影响加工细长轴零件精度不高等因素，分析了如何提细长轴零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。细长轴；变形；装夹；精度

■733006甘肃畜牧工程职业技术学院机械工程系甘肃武威

通常轴的长度与之直径比大于20 ～25(即L/d≥20～25)的轴称之为细长轴。在车削过程中由于其刚性差，很容易产生弯曲变形，使加工出来的细长轴产生中间粗、两头细的形状，严重影响零件的加工精度。同时还会引起工艺系统振动，影响零件的表面粗糙度。

1　引起细长轴产生弯曲变形的原因

车削细长轴采用的装夹方式主要有两种：一种是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶)；另一种是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。通过分析研究，引起细长轴弯曲变形的原因主要有：

1.1切削力的影响

1.1.1径向切削力的影响。径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的刚性较差，径向力将使其在水平面内发生弯曲变形。

1.1.2轴向切削力的影响。细长轴的刚性较差，其稳定性也较差，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。

1.2切削热的影响

切削热会引起工件热伸长。由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖之间的距离固定不变，这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。

因此可以看出，提高细长轴的加工精度问题，实质上就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。

2　提高细长轴加工精度的措施

在细长轴加工过程中，为提高其加工精度，要根据不同的生产条件，采取不同的措施，以提高加工精度。

2.1选择合适的装夹方法

车削细长轴采用的两种传统装夹方式中，采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。但用该方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动。因此只适宜于安装长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高的工件。

2.2直接减少细长轴受力变形

2.2.1采用中心架和跟刀架

采用跟刀架和中心架，相当于在细长轴上增加了一个支撑，增加了细长轴的刚度，可有效地减少径向切削力对细长轴的影响。

a.中心架支承车削。车削细长轴时，用中心架来增加工件的刚性，当工件可以进行分段切削时，中心架支承在工件中间。在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，其表面粗糙及圆柱误差要小，并在支承爪与工件接触处经常加润滑油。为提高工件精度。车削前应将工件轴线调整到与机床主轴回转中心同轴。

b.跟刀架支承车削。对不适宜调头车削的细长轴，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承进行车削，以增加工件的刚性。跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，它可以跟随车刀移动，抵消径向切削力，提高车削细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。比较理想的中心架需要用三爪中心架。此时，由三爪和车刀抵住工件，使之上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。

2.2.2垫块

除跟刀架装置外，还可根据工件长度，在工件下面垫放不等距的木块(在切削中随放随取，保证拖板正常进给)，木块直接垫放在床身上其厚度以能轻微托牢工件为宜，木块制成半圆弧凹坑，运行时加机油润滑。这种垫块还具有消振作用。

2.3反向切削法

反向切削法是指在细长轴的车削过程中，车刀由主轴卡盘开始向尾架方向进给的加工方式。这样在加工过程中产生的轴向切削力使细长轴受拉，消除了轴向切削力引起的弯曲变形。同时，采用弹性的尾架顶尖，可以有效地补偿刀具至尾架一段的工件的受压变形和热伸长量，避免工件的压弯变形。