15年专注于精密细长轴制造

细长轴精车方法

当工件长度跟直径直比大于20～25倍（L/d>20～25）时，称为细长轴。   由于细长轴本身刚性差（L/d值愈大，刚性愈差），在车削过程中会出现以下问题：   1、工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响其圆柱度和表面粗糙度。    2、在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，；车削就很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡住。    因此，车细长轴是一种难度较大的加工工艺。虽然车细长轴的难度较大，但它也有一定的规律,主要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择车刀几何形状等三个关键技术，问题就迎刃而解了。   使用中心架支承车细长轴    在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。一般车削细长轴使用中心架的方法有：  1、中心架直接支承在工件中间 当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间，这样支承，L/d值减少了一半，细长轴车削时的刚性可增加好几倍。在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，表面粗糙度及圆柱度误差要小，否则会影响工件的精度。车削时，中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油。为了使支承爪与工件保持良好的接触，也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。  2、用过渡套筒支承车细长轴   用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难的。为了解决这个问题，可加用过渡套筒的处表面接触，见图（9―2）。过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合，即可车削。 使用跟刀架支承车细长轴  跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，跟刀架可以跟随车刀移动，抵消径向切削时可以增加工件的刚度，减少变形。从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。跟刀架的设计原理来看，只需两只支承爪就可以了，因车刀给工件的切削抗力F`r，使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。但是实际使用时，工件本身有一个向下重力，以及工件不可避免的弯曲，因此，当车削时，工件往往因离心力瞬时离开支承爪、接触支承爪而产生振动。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由车刀抵住，使工件上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。因此车细找轴时一个非常关键的问题是要应用三个爪跟刀架 减少工件的热变形伸长  车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，这就叫“热变形”。在车削一般轴类时可不考虑热变形伸长问题，但是车削细长轴时，因为工件长，总伸长量长，所以一定要考虑到热变形的影响。  由于工件一端夹住，一端顶住，工件无法伸长，因此只能本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲后，车削就很难进行。  减少工件的热变形主要可采取以下措施：  1、使用弹性回转顶尖 用弹性回转顶尖加工细长轴，可有较地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。  2、加注充分的切削液 车削细长轴时，不论是低速切削还是高速切削，为了减少工件的温升而引起热变形，必须加注切液充分冷却。使用切削液还可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。 3、刀具保持锐利 以减少车刀与工件的摩擦发热。

合理选择车刀几何形状  车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀的几何形状对工件的振动有明显的影响。选择时主要考虑以下几点：  1、由于细长轴刚生差，为减少细长轴弯曲，要求径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素，在不影响刀具强度情况下，应尽量增大车刀主偏角。车刀的主偏角取kr=80°～93°。  2、为减少切削烟力和切削热，应该选择较大的前角，取r0=15°～30°。 3、车刀前面应该磨有R11.5～3的断屑槽，使切削顺利卷曲折断。 4、选择正刃倾角，取入=3°使切削屑流向待加工表面，并使卷屑效果良好。 5、切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下，并要经常保持锋利。  6、为了减少径向切削力，应选择较小的刀尖圆弧半径（re<0.3mm）。倒棱的宽度也应选得较小，取倒棱宽br1=0.5f。 车削细长轴的车刀  1、刀片材料为YT15硬质合金。  2、切削用量：粗车时，切削速度vc=50～60m/min；进给量f=0..3～0.4mm/r；切削深ap=1.5～2mm。精车时，切削速度vc=60～100m/min；进给量 f=0.08～0.12mm/r ；切削深度ap=0.5～1mm.。 3、采用乳化液作切削液。  4、适用范围：适用于车削光杠、丝杆等细长轴。  用中心架车削细长轴时，先把工件装夹在两顶尖之间（或一端用卡盘，另一端用卡盘，另一端用顶尖），在工件上对着中心架部位（一般在工件的中部）车出一个宽于中心架支承爪的凹槽，一般为30-50mm，直径应大于工件直径尺寸（留出足够的加工余量），装好中心架，调整好三个支承爪，即可进行车削加工。车削过程中要注意已加工表面的两端应保证尺寸一致，否则应随时调整中心架卡爪位置，以保证工件中心线于主轴轴线夹角为0°。一端车好后将工件卸下，调头重新装夹，调节中心架，再车另一端。由于用中心架支承车削细度轴是在两次装夹中完成的，常因操作不当，在外圆柱面的接刀处出现联接不光滑现象（俗称接不上刀）。接不上刀的现象是因操作不当引起的。因此，用中心架车细长轴时，在装夹、调整和车削过程中，应注意以下事项，可以避免出现外圆联接不好的现象。   1)心架安装调整时，先调整下面两个支承爪，使它与工件外圆接触，要注意不可顶的过紧或过松。顶的过紧会顶弯工件，还会使支承爪和工件之间摩擦增大，致使工件受热变形；支承爪顶的过松，车削时会产生跳动，中心架不起作用。待下面两支承爪调整好后扣上盖并紧固，再调整上支承爪，其松、紧程度与下面两个下爪相同。  2)工件调头后，用顶尖顶住工件，并仔细调整中心架支承爪。必须保证已车外圆与机床主轴同心（可用千分表测工件已加工表面的侧母线和上母线）。否则，在两次车削接刀处出现小台阶现象。  3)在车削过程中，应随时注意卡爪磨损及接触情况，并经常在卡爪与工件接触处加润滑油，以减少卡爪磨损。  4）应注意两次装夹车削的进给次数和背吃刀量要大致相同，不然会因切削力不同，工艺系统变形，让刀量不同，造成外圆柱面连接不好。  5）要注意顶尖孔和顶尖的精度，顶尖顶装工件的松紧程度要适当。如用硬质合金死顶尖顶车效果会更好，但对顶尖孔和操作技术要求更高。 用跟刀架车削细长轴容易产生“竹节形”，主要原因是跟刀架卡爪对工件压力过大（顶得过紧）造成的。具体解决方法有：  1.适当调整跟刀架卡爪与工作接触处压力，使其松紧适当。 2.选择适当的切削用量，减少工件变形抗力。  3.注意顶尖和顶尖孔的精度，顶尖顶装工件的松紧要适当。  车削细长轴时，也容易出现“腰鼓形”，中间粗两头细，呈腰鼓形。产生“腰鼓形”的主要原因是工作表面和跟刀架卡爪接角触不良或接触面积过小或由于卡爪材料选择不当，卡爪磨损过快，工件表面与卡爪之间的间隙越来越大造成的。刚开始吃刀时，卡爪还没有磨损，在靠近尾座车削时工件被顶尖顶住，刚性较大，大易变形。因此，背吃刀量大，车出的工件直径尺寸小。车了一段时间后，卡爪被磨损，使卡爪与工件间形成间隙，但由于共建刚性减弱了，工件被车刀的径向力顶向卡爪。结果使背刀量变小，车出的直径尺寸变大。切削过程中卡爪磨损不断增大，所以工件直径也将逐渐变大。当车过工件中间位置，向床头接近的过程中，工件的刚性又逐渐变大。所以车出的工件被车刀顶向卡爪的程度减小，背吃刀量不断增大，所以车出的工件直径尺寸也逐渐变小，直到车到床头，刚性又恢复到刚吃刀时的状态，工件直径尺寸达到最小值，就形成了“腰鼓形”。  1.调整工件与跟刀架卡爪的接触压力，使其松紧适当。 2.选择耐磨的材料制作跟刀架卡爪。  3.选择合造的切削用量，减小吃刀抗力，以减小工件变形。  4.对“细长轴”工件车削应采用较高的切削速度，小的背吃刀量和进给量的办法，改善切削系统，增加工艺系统刚性。 

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