浅析如何提高细长轴加工精度

刘阳

摘要：当前，我国的机械加工水平得到了大幅度提升，因此社会对生产加工也提出了更高的要求，尤其对加工精度要求更为严格。在细长轴的加工过程中，由于受到各种因素的影响，存在着加工质量问题，从而影响了工件的质量。本文主要对细长轴加工质量问题和影响加工精度的因素进行了分析，然后提出了细长轴加工精度控制的措施，希望有助于实际的发展。

关键词：细长轴；加工精度；影响因素

目前，工件加工中采用车削和磨削的方式已很难满足细长轴工件加工要求，工件的精度、加工效率和质量都很难得到保障。在细长轴的加工中，对工件加工要求较高，因此，企业需要做好精度控制的工作，避免受到不良因素影响造成加工精度得不到有效控制的现象。

1减小加工件变形产生的影响

加工产生的切削热会引起工件热变形伸长，那么工件就会弯曲，车削根本无法进行。（一）采用一夹一顶的装夹方式卡盘爪的夹持部分不易过长，一般在15mm左右。同時可在卡爪的凹槽与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈，这样以点接触，以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度，使工件在卡盘内能自由调节其位置，消除安装时的过定位，减少弯曲变形。也不会因卡盘夹死而产生内应力。（二）应采用弹性回转顶尖弹性回转顶尖可以补偿工件热变形伸长。当工件受热变形伸长时，回转顶尖内部的蝶形弹簧会压缩变形，顶尖能自动后退，这样可以使细长轴受热后自由伸长，减少其受热弯曲变形。（三）采用反向切削法车削细长轴反向切削法是指在细长轴的车削过程中，车刀由主轴卡盘向尾架方向进给，这样在加工过程中作用在工件上的轴向切削分力使细长轴受拉，同时，由于细长轴的左端通过钢丝圈固定在卡盘内，右端支撑在回转顶尖上，可以自由伸缩，消除了轴向切削力引起的弯曲变形。也可以采用双刀车削细长轴，改装车床中滑板，增加后刀架，采用前后两把车刀同时进行车削，两把车刀，径向相对，前车刀正装，后车刀反装。两把车刀车削时产生的径向切削力相互抵消。工件受力变形和振动小，加工精度高，适用于批量生产。（四）加注充分切削液车削细长轴时，无论是低速切削，还是高速车削，加注充分的切削液，能有效的减少工件所吸收的热量，从而减少工件的热变形伸长。

2做好加工前的准备工作

2.1调整机床

细长轴的实际加工过程十分复杂，加工程序较多，油田公司相关人员想要提高细长轴的加工精度，需要做好加工前的准备工作。由于在对细长轴进行加工时，使用机床导轨的时间较长，所以工作人员应调整好机床全部导轨的精度，保证机床主轴的中心点与尾座的顶尖中心之间的连线，始终和机床导轨全长保持平行，如此才能有效提高机床工作效率与质量，为提升细长轴加工精度奠定基础。

2.2调整跟刀架

跟刀架在细长轴加工过程中占有重要地位，通常用作车床的常见组件，主要功能是支撑刀具切削点附近的工件，会随着刀架溜板发生纵向移动。工作人员在开展细长轴加工工作之前，首先要对跟刀架进行调整，尤其是与工件接触的支撑部分，必须采用青铜等材质耐磨的材料，如此便可以分散细长轴加工时发生的切削作用力，避免受到变形与振动等问题的影响，提高细长轴的技工精度。其次，工作人员要保证跟刀架的中心与车床卡盘、机床尾座顶尖处于同一中心线上，若是因振动发生轻度变性，可以使用圆柱铰刀对卡盘进行固定，从而起到修正跟刀架支撑部分的目的。另外，在对细长轴进行加工时，最好选用由普通灰铸铁打造成的三支柱跟刀架，这种跟刀架的耐磨损度相对其他材料较高，能够防止对工件表面造成伤害，增强工件表面加工质量，保证实际加工精度符合加工标准与要求。

3选择科学合理的切削工艺方法

3.1科学控制切削用量

切削作用力制约着细长轴的加工精度，要想提高细长轴的技工精度，必须对切削用量进行科学控制，以此来降低切削作用力，避免细长轴因受到振动影响出现弯曲变形。在对细长轴进行加工时，相较于其他普通轴类工件，细长轴的切削用量要适当进行缩减，假设使用YT15硬质合金刀具对粗车细长轴进行切削。

3.2反向进给切削方法

过去，对轴类工件进行加工都是采用正向进给切削方法，但是因为细长轴的刚性、锥度、中凹度不足，易因振动出现压缩变形和弯曲问题，所以油田公司的工作人员在对细长轴进行加工时，不能采用正向进给切削方法。对此，工作人员可以尝试反向进给切削工艺，将机床卡盘的方向指向尾座，以此来确定进给方向，在这种情况下，切削作用力对细长轴的作用力影响方向由径向改为轴向（由压缩转变为伸长），可以达到降低切振动的目的。除此之外，对于机床尾座顶尖的选择，应以略带弹性为最佳，当细长轴受到切削作用力时，弹性顶尖会对细长轴提供补偿作用力，能够避免工件变形，有利于提高细长轴的加工精度。

3.3采用跟刀架和中心架

采用一夹一顶的装夹方式车削细长轴，为了减少径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，传统采用跟刀架或中心架。跟刀架一般是固定在床鞍上跟随车刀后面移动，承受作用在工件上的切削力，相当于在细长轴上增加了一个支撑，增加了细长轴的刚度，减少径向切削力。但在使用跟刀架时，必须使其支撑爪与工件的接触压力调整适当，并且一致。否则会在车削细长轴过程中车削“竹节”形，“腰鼓”形，影响加工精度。因此，调整跟刀架支撑爪时，应先调整后支撑爪，使其轻微接触到外圆为止，再调整下支撑爪和上支撑爪，要求每个支撑爪都能与轴保持相同的合理间隙，使轴可以自由转动。中心架是直接支撑在工件中间，它可以使工件的长径比减小一半，细长轴的刚性则可增加好几倍。工件装上中心架之前，必须在毛坯中间车出一段圆柱面沟槽作为支撑轴颈，为了以后精车，其直径略大于工件要求的尺寸。沟槽的表面粗糙度值应为R≤1.6μm，圆度误差小于0.05mm，否则会使工件出现方形误差。

3.4注重选择合适切削法和几何角度

加工细长轴的过程中，要充分控制好精度，将工件弯曲变形控制在合理范围，要求横轴方向上角度尽量小，合理控制刀具前角和主偏角，保障刀具有足够的强度，适当增加前角度数，减少加工中的误差。

4结语

在加工细长轴工件的过程中，要选择科学的应用方法，从多方面保障细长轴工件加工的整体质量。加工精度会受到多种因素影响，克服加工中出现的质量问题十分重要。通过对细长轴加工精度的影响因素分析，并提出控制措施，希望能为解决实际问题提供参考。

参考文献：

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[2]沈勇，郭辉.新型加工细长轴类工件的拉压式尾座机构装置[J].工具技术，2016（2）：74-76.

[3]高振山.浅谈细长轴类工件的磨削加工[J].机电信息，2018（6）：110-111.

（作者单位：河北省石家庄市海山实业发展总公司）