车削细长轴的工艺分析

摘 要：本文分析了细长轴车削加工工艺特点，针对影响零件加工精度的关键因素，从工装夹具、刀具结构设计以及工艺参数的确定等方面进行了探讨，提出了可行的工艺方案。

关键词：细长轴；车削；变形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.029

细长轴类零件本身的刚性较差，在切削力、重力作用下容易发生变形，给切削加工带来困难，不易获得良好的表面质量及几何精度，造成废品。本文结合生产实践，着重从车削装置、刀具结构等方面对细长轴进行加工工艺分析。

1 细长轴车削工艺分析

加工细长轴时，因工件径长比可达1：100至1：150左右（如φ10×1300），造成机床—工件—刀具工艺系统刚性不良，在切削力作用下，刀具相对于工件的位置发生变化，即工件产生 “让刀”现象，从而产生形状误差，同时因系统振动，产生切削波纹，影响工件表面质量。工艺系统的刚度不仅与工件尺寸、结构有关，还与工件在车床上的装夹及支承情况有关。

（1）当工件一端在卡盘上夹紧，其受力情况可视为悬臂梁，车削后易产生倒锥形误差。（2）当工件一端用卡盘上夹紧，另一端用尾座顶尖定为支撑，可大幅度提高工件刚度，但因中间刚度低于两端，车削后易出现腰鼓形误差。（3）若工件一端装夹，一端顶，且在中间用中心架或采用跟刀架支承，可有效提高细长轴的刚度。

通过以上分析，若提高细长轴的加工精度，减小切削力对加工误差的影响，必须选择合理的装夹方式，改进细长轴加工工艺措施。

2 细长轴车削工艺措施

2.1 工件装夹方式

合理的装夹方式可以减少工件的装夹变形，保证工件的加工质量。

（1）在卡盘夹紧工件的卡爪面垫入φ4×20毫米钢丝，使工件与卡爪之间为线接触。以减少过定位对工件变形的影响。（2）在尾座装弹性活络顶尖，当工件发生弯曲变形或受热膨胀时，顶尖能做一定的轴向移动。

2.2 跟刀架结构

（1）跟刀架必须有足够的刚性，三只支承块采用球墨铸铁材料制作（QT600-2），以便有良好的自润滑性和减摩性，不易损伤工件加工表面。三支承块与工件研磨后保持紧密配合，切削运转时呈动配合，使工件保持在旋转轴线上。（2）除跟刀架装置外，可根据工件长度，在工件下面垫放不等距的木块，注意在切削过程中随放随取，保证拖板正常进给，木板直接垫放在床身上，其厚度以能轻微托牢工件为宜，木块制成半圆弧凹坑，运转时加机油润滑。该板同时具有减震作用。（3）若直径较小的细长轴工件，还可采用托架支承。如图2所示。

2.3 走刀方式

为减少轴向切削力使工件受压变形加工的影响，细长轴车削采用反向走刀方式，工件受力后能向弹性顶尖方向做一定的轴向移动，从而减少工件的弯曲变形。

2.4 刀具几何形状及切削用量

（1）粗车刀。刀具特点：主偏角较大，使径向力Py较小，轴向力较大Px较大，以便减少切削振動和弯曲变形；前角γ=15-20°，较大前角使切削力减小，切削轻快；断屑槽磨成R2.5-4毫米，有良好的卷屑作用，并增大实际切削前角。（2）精车刀。刀具特点：具有较大前角，刀尖无刀棱，切屑呈铝箔纸状，切削力小，减少工件变形；为提高工件表面质量，刀刃必须研磨平直，刀刃宽度大于走刀量1.3倍以上，可以修光工件表面；刃倾角一般为1.5-2°，使切屑沿待加工表面排出，以免划伤工件已加工面。（3）切削用量。粗车时：切削速度V=32米/分，走刀量S=0.3-0.35毫米/转，切削深度t=2-4毫米，较大的切削用量可尽快切除多余金属，提高加工效率精车时：切削速度V=1.5米/分，走刀量S=12-14毫米/转，切削深度t=0.02-0.05毫米，以便减小切削力，减小工件变形，提高加工质量。

细长轴在车床上采用以上工艺方式加工，粗糙度可降至1.6以下，锥度误差不超过0.04毫米/4米，圆柱度误差不超过0.05毫米，可以有效的减少系统刚度不足对加工质量的影响，且加工效率大大提高。

3 结语

细长轴在机械传动中有重要的作用，必须解决其刚性差对加工精度的影响，尤其对工件变形的影响，实践证明，合理的装夹方式、刀具结构以及工艺参数可以有效的降低加工误差，保证零件的使用要求。

参考文献：

[1]徐艳.细长轴加工方法的探讨[J].机械研究与应用.2001（02）.

[2]陈保国.杨伟元.细长轴加工工艺分析[J].机械工程与自动化，2003（01）.

[3]金福昌.车工[M].机械工业出版社，2007（04）.

作者简介：刘新平（1968-），女，副教授，主要从事数控编程与加工工艺教学工作。