浅谈细长轴零件的数控车削加工

夏斌高

(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，550009)

1 引言

随着我国制造业加工技术的发展，数控设备的使用日益普遍，对数控加工的要求也越来越高，在制造业有一句俗话：产品的生产，三分之一靠人，三分之一靠刀具，三分之一靠设备，而人的最主要作用就是制定合理的加工思路，可见加工思路的重要性。细长轴零件在加工过程中，由于刚性差，在车削时候易产生弯曲变形，结合细长轴自身固有特性，探讨如何通过合理安排加工路径，切削用量选择，装夹方法等一系列有效措施，保证零件加工要求。

2 细长轴加工中难题

此零件属于细长轴零件，长度与直径之比大于25(即L/D>25)的轴叫细长轴，由于细长轴刚性很差、车削加工时受切削力、切削热和振动等的作用和影响，极易产生变形，出现直线度、圆柱度等加工误差，不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求，使切削零件很困难。L/d值越大，车削加工越困难。在加工过程中因机床及刀具多因素等影响，工件易产生弯曲腰鼓形，多角形，竹节形等等缺陷，尺寸难以控制，因此如何解决好上述的问题，便成了加工超细长轴关键问题。

图1 细长轴零件图

3 细长轴零件图工艺分析

1)该零件尺寸精度要求比较高，零件加工特征较多，形状比较复杂，必须采用粗.精加工分步加工。

2)此工件是91.5长，其上有三个不同直径的外圆，分别是4mm，6mm，12mm，这样就给我们的加工带来了不便。

3)细长轴刚性差，不易一次性车削成形，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。

4)细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下会产生相当大的线膨胀。

5)由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。

4 细长轴加工解决方案及效果

4.1 通过零件分析先对零件粗加工去余量

车削步骤

a)把毛坯安装到卡盘中，先将毛坯直径车到9.5mm，同时把滚纹前外圆车出。

b)滚直纹m0.2达图要求。

c)钻中心孔。

d)切断。

e)调头平端面保证98长度

图2 粗加工去余量图

表1 粗加工工艺卡片

4.2 精加工零件

4.2.1 装夹方法

在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种，一种方式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)，另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)，根据零件形状，此零件用一夹一顶方法车削。采用一夹一顶的装夹方式。在该装夹方式中，如果顶尖顶得太紧，除了可能将细长轴顶弯以外，还会阻碍车削时细长轴的受热伸长，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴，装夹后会产生过定位，也会导致细长轴产生弯曲变形，因此采用一夹一顶装夹方式时⊇顶尖应采用弹性活顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形，同时可在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈，以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度，消除安装时的过定位，减少弯曲变形。

4.2.2 刀具选用

小外圆尺寸为Ф4，用一般外圆车刀无法加工，刀具副切削刃和顶尖发生干扰，只能选择副切削刃较小的30度外圆车刀加工，如下图3所示:

图3 选用刀具图

4.2.3 合理选择切削用量

切削用量选择的是否合理，对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。因此对车削细长轴时引起的变形也是不同的。粗车和半粗车细长轴切削用量的选择原则是，尽可能减少径向切削分力，减少切削热。车削细长轴时⊇一般在长径比及材料韧性大时，选用较小的切削用量，即多走刀，切深小，以减少振动，增加刚性，加工此零件粗车切削深度每刀选择t0.2mm.而且长度要分段加工，以减少振动，增加刚性。

4.2.4 切削参数选择

具体切削参数见工艺卡片

表2 锁紧螺钉精加工工艺卡片

图4 一夹一顶车削细长轴图

4.3 加工零件达图要求

夹持Ф4外圆利用切断刀切出多余顶尖孔，平端面保证总长。

5 结论

细长轴的车削加工是机械加工中比较常见的一种加工方式。由于细长轴刚性差，车削时产生的受力、受热变形较大⊇很难保证细长轴的加工质量要求。通过采用合适的装夹方式，选择合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保证细长轴的加工质量要求。