如何车削细长轴

如何车削细长轴

曾明

曾明

（荆州技师学院湖北荆州434020）

【内容提要】工件的长度L与直径d之比（即长径比）大于25（L/d›25）的轴类零件称为细长轴。由于细长轴本身刚性差（L/d值越大，刚性越差），因此在车削过程中会出现工件受切削力、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以及在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，使车削难以进行本文从加工工艺方面入手，讲述了细长轴车削的三个关键基本技术方法。

【关键词】细长轴车削关键技术

一、工件的装夹

1.使用中心架支撑车削细长轴

使用中心架支撑车削细长轴，关键是使中心架与工件接触的三个支撑爪所决定圆的圆心与车床的回转中心重合。车削时，一般是用两顶尖装夹或一夹一顶方式安装工件，中心架安装在工件的中间部位并固定在床身上。

2.跟刀架的选用

跟刀架一般固定在床鞍上跟随车刀移动，承受作用在工件上的切削力。细长轴刚性差，车削比较困难，如采用跟刀架来支撑，可以增加刚性，防止工件弯曲变形，从而保证细长轴的车削质量。从跟刀架用以承受工件上的切削力F的角度来看，只需两支支撑爪就可以了。切削力F可以分解F1与F2两个分力，它们分别使工件贴紧在支撑爪上。但是工件除了受F力之外，还受重力Q的作用，会使工件产生弯曲变形。因此车削时，若用两爪跟刀架支撑工件，则工件往往会受重力作用而瞬时离开支撑爪，瞬时接触支撑爪，而产生振动；若选用三爪跟刀架支撑工件，工件支撑在支撑爪和刀尖之间，便上下、左右均不能移动，这样车削就稳定，不易产生振动。所以选用三爪跟刀架支撑车削细长轴是一项很重要的工艺措施。

二、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”。车削细长轴时，为了减少热变形的影响，主要采取以下措施：

1.细长轴应采用一夹一顶的装夹方式

卡爪夹持部分不宜过长，一般在15mm左右，最好用钢丝圈垫在卡盘爪的凹槽中，这样以点接触，使工件在卡盘内能自由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩。这样，在切削过程中发生热变性伸长，也不会因卡盘夹死而产生内应力。

2．使用弹性回转顶尖来补偿工件热变形伸长

弹性回转顶尖由前端圆柱滚子轴承和后端的滚针轴承承受径向力，有推力球轴承承受轴向推力。在圆柱滚子轴承和推力球轴承之间，放置两片碟形弹簧。当工件变形伸长时，工件推动顶尖，使碟形弹簧压缩变形（即顶尖能自动后退）。经长期生产实践证明，车削细长轴时使用弹性回转顶尖，可以有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易产生弯曲，使车削可以顺利进行。

3.采取反向进给方法

车削时，通常纵向进给运动的方向是床鞍带动车刀由床尾向床头方向运动，即所谓正向进给。反向进给则是床鞍带动车刀由床头箱向床尾方向运动。正向进给时，工件所受轴向切削分力，使工件受压（与工件变形方向相反），容易产生弯曲变形。而反向进给时，作用在工件上的轴向切削分力，使工件受拉力（与工件变形方向相同），同时，由于细长轴左端通过钢丝圈固定在卡盘内，右端支撑在弹性回转顶尖上，可以自由伸缩，不易产生弯曲变形，而且还能使工件达到较高的加工精度和较小的表面粗糙度值。

三、合理选择车刀的几何形状

车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀的几何形状对减少作用在工件上的切削力，减少工件弯曲变形和振动，减少切削热的产生等均有明显的影响，选择时主要考虑以下几点：

（1）车刀的主偏角是影响径向切削力的主要因素，在不影响刀具强度的情况下，应尽量增大车刀主偏角，一般细长轴车刀的主偏角选kr=80°～93°。

（2）减少切削力和切削热，应选择较大的前角，一般取γ0=15°～30°。

（3）前刀面应磨有R1.5～R3mm圆弧形断屑槽。

（4）选择正值刃倾角，通常取λs=+3°～+10°，使切屑流向待加工表面。此外，车刀也容易切入工件，并可减少切削力。

（5）为了减少径向切削力，刀尖圆弧半径应磨得较小（rε<0.3mm），倒棱的宽度应选小些，一般为0.5f，以减少切削时的振动。

综上所述，车削细长轴的关键技术措施是选择合理的几何角度的车刀，采用三爪跟刀架和弹性回转顶尖支撑，并实行反向进给方法来车削。

参考文献：劳动和社会保障部教材办公室组织编写，《车工工艺与技能训练》，中国劳动社会保障出版社，2006

【作者简介】曾明，男，汉族，本科学历，荆州技师学院一级实习指导教师，研究方向，机械加工教学。