普通車床細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝

1、普通車床細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝（長(zhǎng)度與之直徑比大于2025(即L/d2025)的軸稱之為細(xì)長(zhǎng)軸。這類零件一般在車床上進(jìn)行加工。在車削過(guò)程中，由于其剛性差，在切削力和切削熱的作用下，細(xì)長(zhǎng)軸很容易產(chǎn)生彎曲變形，這樣就破壞了刀具和零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，使加工出來(lái)的細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生中間粗、兩頭細(xì)的形狀，嚴(yán)重影響零件的加工精度.同時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生彎曲變形后，還會(huì)引起工藝系統(tǒng)振動(dòng)，影響零件的粗糙度。在切削力、重力和頂尖頂緊力的作用下，橫置的細(xì)長(zhǎng)軸是很容易彎曲甚至失穩(wěn)，提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度問(wèn)題，就是控制工藝系統(tǒng)的受力及受熱變形的問(wèn)題。因此，采用反向進(jìn)給車削，配合以最佳的刀具幾何參數(shù)、切削用量、拉緊裝置和軸套式跟刀架等一系

2、列有效措施。 以提高細(xì)長(zhǎng)軸的剛性，得到良好的幾何精度和理想的表面粗糙度，保證加工要求。2細(xì)長(zhǎng)軸車削的工藝特點(diǎn) 細(xì)長(zhǎng)軸車削的工藝特點(diǎn)細(xì)長(zhǎng)軸車削的工藝特點(diǎn)細(xì)長(zhǎng)軸車削的工藝特點(diǎn) ： 細(xì)長(zhǎng)軸剛性很差，車削時(shí)裝夾不當(dāng)，很容易因切削力及重力的作用而發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響加工精度和表面粗糙度。細(xì)長(zhǎng)軸的熱擴(kuò)散性能差，在切削熱作用下，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹。如果軸的兩端為固定支承，則工件會(huì)因伸長(zhǎng)而頂彎。由于軸較長(zhǎng)，一次走刀時(shí)間長(zhǎng)，刀具磨損大，從而影響零件的幾何形狀精度。 車細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)由于使用跟刀架，若支承工件的兩個(gè)支承塊對(duì)零件壓力不適當(dāng)，會(huì)影響加工精度。若壓力過(guò)小或不接觸，就不起作用，不能提高零件的剛度：

3、若壓力過(guò)大，零件被壓向車刀，切削深度增加，車出的直徑就小，當(dāng)跟刀架繼續(xù)移動(dòng)后，支承塊支承在小直徑外圓處，支承塊與工件脫離，切削力使工件向外讓開(kāi)，切削深度減小，車出的直徑變大，以后跟刀架又跟到大直徑圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直徑變小，這樣連續(xù)有規(guī)律的變化，就會(huì)把細(xì)長(zhǎng)的工件車成“竹節(jié)”形。造成機(jī)床、工件、刀具工藝系統(tǒng)的剛性不良給切削加工帶來(lái)困難，不易獲得良好的表面粗糙度和幾何精度 3引起細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生彎曲變形的原因 在車床上車削細(xì)長(zhǎng)軸采用的傳統(tǒng)裝夾方式主要有兩種：一種方式是細(xì)長(zhǎng)軸的一端用卡盤夾緊，另一端用車床尾架頂尖支承(一夾一頂)；另一種方式是細(xì)長(zhǎng)軸的兩端均由頂尖支撐(雙頂尖)。主要分析一夾一

4、頂?shù)难b夾方式.其力學(xué)模型如圖1所示。 圖1 一夾一頂裝夾方式及力學(xué)模型 3.1切削力導(dǎo)致變形切削力導(dǎo)致變形切削力導(dǎo)致變形切削力導(dǎo)致變形 在車削過(guò)程中，產(chǎn)生的切削力可以分解為軸向切削力PX、徑向切削力PZ。不同的切削力對(duì)車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)產(chǎn)生彎曲變形的影響是不同的。 3.1.1徑向切削力 徑向切削力是垂直作用在通過(guò)細(xì)長(zhǎng)軸軸線水平平面內(nèi)的，由于細(xì)長(zhǎng)軸的剛性較差，徑向力將會(huì)把細(xì)長(zhǎng)軸頂彎，使其在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形.徑向切削力對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形的影響，見(jiàn)圖1。 3.1軸向切削力PX的影響 軸向切削力是平行作用在細(xì)長(zhǎng)軸軸線方向上的，它對(duì)工件形成一個(gè)彎矩。對(duì)于一般的車削加工，軸向切削力對(duì)工件彎曲變形的影響并不大，

5、可以忽略。但是由于細(xì)長(zhǎng)軸的剛性較差，其穩(wěn)定性也較差，當(dāng)軸向切削力超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，將會(huì)把細(xì)長(zhǎng)軸壓彎而發(fā)生縱向彎曲變形。如圖2所示。4提高細(xì)長(zhǎng)軸加工精度 在細(xì)長(zhǎng)軸加工過(guò)程中，為提高其加工精度，要根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，采取不同的措施，以提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度。 4.1選擇合適的裝夾方法4.1.1雙頂尖法裝夾法采用雙頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細(xì)長(zhǎng)軸，其剛性較差，細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動(dòng).因此只適宜于長(zhǎng)徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高、多臺(tái)階軸類零件的加工。4.1.2一夾一頂?shù)难b夾法 采用一夾一頂?shù)难b夾方式。在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細(xì)長(zhǎng)軸頂彎

6、外，還能阻礙車削時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸的受熱伸長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸，裝夾后會(huì)產(chǎn)生過(guò)定位，也能導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生彎曲變形.因此采用一夾一頂裝夾方式時(shí)，頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖，使細(xì)長(zhǎng)軸受熱后可以自由伸長(zhǎng)，減少其受熱彎曲變形；同時(shí)可在卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸之間墊入一個(gè)開(kāi)口鋼絲圈，以減少卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸的軸向接觸長(zhǎng)度，消除安裝時(shí)的過(guò)定位，減少?gòu)澢冃巍?.1.3雙刀切削法采用雙刀車削細(xì)長(zhǎng)軸改裝車床中溜板，增加后刀架，采用前后兩把車刀同時(shí)進(jìn)行車削。兩把車刀，徑向相對(duì)，前車刀正裝，后車刀反裝。兩把車刀車削時(shí)產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消。工件受力變形和振動(dòng)小，加工精度高，適用于批量生產(chǎn)。4.

7、1.4采用跟刀架和中心架采用一夾一頂?shù)难b夾方式車削細(xì)長(zhǎng)軸，為了減少?gòu)较蚯邢髁?duì)細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形的影響，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，相當(dāng)于在細(xì)長(zhǎng)軸上增加了一個(gè)支撐，增加了細(xì)長(zhǎng)軸的剛度，可有效地減少?gòu)较蚯邢髁?duì)細(xì)長(zhǎng)軸的影響。4.1.5采用反向切削法車削細(xì)長(zhǎng)軸反向切削法是指在細(xì)長(zhǎng)軸的車削過(guò)程中，車刀由主軸卡盤開(kāi)始向尾架方向進(jìn)給.這樣在加工過(guò)程中產(chǎn)生的軸向切削力使細(xì)長(zhǎng)軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時(shí)，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補(bǔ)償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L(zhǎng)量，避免工件的壓彎變形。 在車床上車削細(xì)長(zhǎng)軸采用的兩種傳統(tǒng)裝夾方式中，采用雙頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確，容易保證同軸度。但用該方

8、法裝夾細(xì)長(zhǎng)軸，其剛性較差，細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動(dòng).因此只適宜于安裝長(zhǎng)徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高的工件。 加工細(xì)長(zhǎng)軸通常采用一夾一頂?shù)难b夾方式。但是在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細(xì)長(zhǎng)軸頂彎外，還能阻礙車削時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸的受熱伸長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸，裝夾后會(huì)產(chǎn)生過(guò)定位，也能導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生彎曲變形.因此采用一夾一頂裝夾方式時(shí)，頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖，使細(xì)長(zhǎng)軸受熱后可以自由伸長(zhǎng)，減少其受熱彎曲變形；同時(shí)可在卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸之間墊入一個(gè)開(kāi)口鋼絲圈，以減少卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸的軸向接觸長(zhǎng)度，消除安裝時(shí)的過(guò)定位，減少?gòu)澢冃巍Ｈ鐖D4所

9、示。4.5采用反向切削法車削細(xì)長(zhǎng)軸 反向切削法是指在細(xì)長(zhǎng)軸的車削過(guò)程中，車刀由主軸卡盤開(kāi)始向尾架方向進(jìn)給，如圖4所示。 這樣在加工過(guò)程中產(chǎn)生的軸向切削力使細(xì)長(zhǎng)軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時(shí)，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補(bǔ)償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L(zhǎng)量，避免工件的壓彎變形5合理地控制切削用量 切削用量選擇的是否合理，對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的。因此對(duì)車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)引起的變形也是不同的。粗車和半粗車細(xì)長(zhǎng)軸切削用量的選擇原則是：盡可能減少?gòu)较蚯邢鞣至?，減少切削熱。車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，一般在長(zhǎng)徑比及材料韌性大時(shí)，選用較小的切削用量，即多走刀，切深小，以減少

10、振動(dòng)，增加剛性。 5.1切削深度 (t) 在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車削時(shí)產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大，引起細(xì)長(zhǎng)軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，應(yīng)盡量減少切削深度。5.2進(jìn)給量 (f) 進(jìn)給量增大會(huì)使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此細(xì)長(zhǎng)軸的受力變形系數(shù)有所下降.如果從提高切削效率的角度來(lái)看，增大進(jìn)給量比增大切削深度有利。 5.3切削速度 (v) 提高切削速度有利于降低切削力。這是因?yàn)椋S著切削速度的增大，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小，細(xì)長(zhǎng)軸的受力變形減小。但切削速度過(guò)高容易使細(xì)長(zhǎng)軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲，破壞切削過(guò)程的平穩(wěn)性，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍。對(duì)長(zhǎng)徑比較大的工件，切削速度要適當(dāng)降低6 選擇合理的刀具角度 為了減小車削細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車削時(shí)產(chǎn)生的切削力越小越好，而在刀具的幾何角度中，前角、主偏角和刃傾角對(duì)切削力的影響最大。 6,1前角() 其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率.增大前角，可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小，切削力明顯減小。 增大前角可以降低切削力，所以在細(xì)長(zhǎng)軸車削中，在保證車刀有足夠強(qiáng)度前提下，盡量使刀具的前角增大，前角一般取=15。6.2主偏角 (kr) 其大小影響著3個(gè)切削分力的大小和比例關(guān)系。隨著主偏角的增大，徑向切削力明顯減小，切向切削力在609