蔣 燦 李 震

（山東農(nóng)業(yè)工程學院，濟南 250100）

細長軸通常指長短與直徑之比在20～25范圍內(nèi)的軸[1]。因為細長軸長度和直徑比較大，導致其剛性較差，使得鑄件在切削加工過程中極易發(fā)生曲折變形和抖動，機器加工的難點。

1 細長軸車削工藝特點

1.1 細長軸剛性差

若在車削前細長軸裝夾不妥，會在切削力和地心引力作用下發(fā)生彎曲變形，降低工精度，增大細長軸外表面粗糙度。

1.2 精度較差

細長軸加工尺寸越長，走刀時間也會越長，磨損刃刀就越厲害，從而影響器件精度。

1.3 細長軸熱擴散機能比較差

在切削熱作用下，會產(chǎn)生很大的線膨脹，如果軸的兩端采用牢固撐持，則會使工件變彎，變成“竹節(jié)”等形狀，或使頂尖卡死，無法正常加工[2]。

2 細長軸加工中出現(xiàn)問題

2.1 切削力導致變形

在車削加工工程中，產(chǎn)生切削力通?？煞只癁檩S向切削力FX，徑向切削力FY及切向切削力FZ，它們使細長軸產(chǎn)生橫向和縱向方位彎曲[3]。

2.2 切削熱引起的變形

細長軸在車削加工時會發(fā)生切削熱，致使工件熱伸長。并在車削過程中產(chǎn)生大量切削熱，導致細長軸伸長，因為卡盤和尾座頂尖時牢固不動，二者間隔穩(wěn)定，致使細長軸遭到擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。

3 提高細長軸車削加工品質(zhì)措施

3.1 加工細長軸前工作

3.1.1 機床調(diào)整

使機床主光軸中心、尾座頂尖中間連線與導軌全長平行。因為不同機床導軌面磨損水平不一樣，因此在加工前應先調(diào)整機床位置。

3.1.2 調(diào)整刀架

根據(jù)刀架的不同種類，必須要使刀具中心與卡盤及尾座頂尖處在同一中心上。再次調(diào)整時，先調(diào)整后支撐爪，再將上下支撐爪調(diào)整好，讓其緩慢接觸工件。再將刀架牢固在車鞍上，放在車刀后，隨車刀挪動，這樣不但可以抵消背向力，還可以增加細長軸剛度與精確度，防止變形。

3.2 選擇合適裝夾方式

若細長軸采取兩頂尖裝夾法，會使細長軸在地心引力作用下會發(fā)生彎曲，造成頂尖和中間孔接觸不良，在切削力作用下掉落。為減少細長軸曲折變形，故采取一夾一頂裝夾法，且頂尖采用彈性活頂尖。

3.3 刀具及輔助工具的選擇

對于普通車床上削細長軸，為了提高品質(zhì)，應從刀具和輔具方向采取措施。細長軸車刀通常要選擇耐磨的硬質(zhì)合金車刀，其刀刃必須研磨平直，一般主偏角在60°～70°，前角γ取15°，正刃傾角范圍在3°～10°，從而降低切削力，提高細長軸表面質(zhì)量[4]。

為增強輔具剛性，防備在切削時產(chǎn)生曲折變形，車削細長軸加工可采用跟刀架、頂尖、托架和中間架等輔具，選擇正確的輔具對提升切削加工都著重要作用。跟刀架是加工細長軸必不可少的夾具，主要采用支柱爪軸線互成直角的三爪跟刀架，消除因徑向切削力。調(diào)整跟刀架時，要保證各爪對工件作用力相等，以防由于各爪作用力不均衡造成工件中心發(fā)生偏移，導致加工精度降低。

3.4 切削方法的優(yōu)化選擇

3.4.1 反向進給法

此法可避免由FX引起壓彎,進給方向由卡盤一端對準尾座，此時軸向切削力FX作用于工件上，切削采用了可伸縮活頂尖，防止壓彎工件。

3.4.2 對刀切削法

使用對刀切削時，將前后兩個刀架裝固定在車床滑板上，前一個正裝一把車刀，后一個反裝一把車刀，用一個兩端螺旋偏向相反的絲杠帶動其運動，使先后兩刀架可以同時進刀和退刀。在加工過程中采用45°車刀分兩段調(diào)頭切削，讓兩刀徑向分力相互抵消，保證切削穩(wěn)定，減小加工誤差。

3.5 合理選擇切削用量

切削用量不同，會對切削過程中切削熱、切削力產(chǎn)生不同影響，在車削細長軸加工時引起變形。在加工工藝系統(tǒng)剛度基礎上，隨著切削深度增加，會加大切削力與切削熱，同時還會增加細長軸受熱變形與受力[5]。從提升切削效力角度考慮，進給量增大會比切削深度增大更明顯，提升切削速度會降低切削力，隨著切削速度增大、切削溫度提升，刀具和工件之間的摩擦力會減少。但過快的切削速度也會使細長軸在離心力作用下發(fā)生曲折，損壞其穩(wěn)定性，從而切削速度應控制在合理范圍內(nèi)。

4 結語

細長軸屬于軸類器件中比較難加工的，因為其剛性差，車削發(fā)生極易發(fā)生受力變形，難以保證細長軸加工質(zhì)量。但經(jīng)過正確裝夾。選擇合適刀輔及加工方式，能有效防止熱伸長變形和振動。筆者認為以下幾點值得研究：

（1）研究高性能專用車削產(chǎn)品，提高刀具耐磨性和加工效力，減小切削力和刀具磨損量，從而提高修長軸加工精度。

（2）利用計算機仿真技術，建立細長軸加工動態(tài)模型，研究應力大小與切削熱傳導及變形之間的關系，采取相關工藝減小振動和變形。

（3）建立細長軸車削加工不同材質(zhì)數(shù)據(jù)庫，提升細長軸加工效率。