在機械加工過程中，我們把零件的長徑比大于或等于25 的軸類零件稱為細長軸,如車床上的光桿或絲桿等。在車削過程中，由于其剛性差，在切削力和切削熱的作用下，細長軸很容易產(chǎn)生彎曲變形，這樣就破壞了刀具和零件相對運動的準確性，使加工出來的細長軸呈現(xiàn)中間粗、兩頭細的形狀，嚴重影響零件的加工精度。
1、細長軸類零件的工藝特點
1.1 剛性差
細長軸長徑比較大，其剛度極差。車削時極易受到切削力、自重、離心力等作用使其產(chǎn)生彎曲變形。
1.2 熱變形大
車削過程中，細長軸會因為產(chǎn)生的切削熱而伸長，當工件兩端頂緊時易產(chǎn)生彎曲變形，并使細長軸的剛度進一步降低，從而加劇工件的變形。
2、影響細長軸加工精度的因素
2.1 切削力
在切削過程中產(chǎn)生的力，稱為切削力。切削力可以分解為軸向切削力Px、徑向切削力Py 及切向切削力Pz。不同的切削力對車削細長軸產(chǎn)生的影響是不同的。
2.1.1 徑向切削力Py 的影響
徑向切削力是垂直作用在細長軸軸線水平平面內(nèi)的，由于細長軸的剛性較差，徑向力將會把細長軸頂彎，使其在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形。
2.1.2 軸向切削力Px 的影響
軸向切削力是平行作用在細長軸軸線方向上的，它對工件形成一個彎矩。對于一般的車削加工，軸向切削力對工件彎曲變形的影響并不大，可以忽略。但對細長軸而言其剛性較差、穩(wěn)定性也較差，當軸向切削力超過一定數(shù)值時，會把細長軸壓彎而發(fā)生縱向彎曲變形。
3、提高細長軸加工精度的措施
在細長軸加工過程中，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。
3.1 選擇合適的裝夾方法
細長軸加工通常采用一夾一頂?shù)难b夾方式。此裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細長軸頂彎外，還能阻礙車削時細長軸的受熱伸長，導(dǎo)致細長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，裝夾后會產(chǎn)生過定位，也能導(dǎo)致細長軸產(chǎn)生彎曲變形。因此采用一夾一頂裝夾方式時，頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖，使長軸受熱后可以自由伸長，減少其受熱彎曲變形；同時可在卡爪與長軸之間墊入一個開口鋼絲圈，以減少卡爪與長軸的軸向接觸長度，消除安裝時的過定位，減少彎曲變形。
3.2 直接減小細長軸受力變形
3.2.1 采用軸向拉夾法車削長軸
采用跟刀架和中心架，雖然能夠增加工件的剛度，基本消除徑向切削力對工件的影響。但還不能解決軸向切削力把工件壓彎的問題，特別是對于長徑比大的長軸，這種彎曲變形更為明顯。因此可以采用軸向拉夾法車削長軸。
軸向夾拉車削是指在車削長軸過程中，長軸的一端由卡盤夾緊，另一端由專門設(shè)計的夾拉頭夾緊，夾拉頭給長軸施加軸向拉力。在車削過程中，細長軸始終受到軸向拉力，解決了軸向切削力把細長軸壓彎的問題。同時在軸向拉力的作用下，會使細長軸由于徑向切削力引起的彎曲變形程度減小，補償了因切削熱而產(chǎn)生的軸向伸長量，提高了細長軸的剛性和加工精度。
3.2.2 采用雙刀切削法車削細長軸
采用雙刀車削細長軸改裝車床中溜板，增加后刀架，采用前后兩把車刀同時進行車削。兩把車刀，徑向相對，前車刀正裝，后車刀反裝。兩把車刀車削時產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消，工件受力變形和振動小，加工精度高，適用于批量生產(chǎn)。
3.2.3 采用反向切削法車削細長軸
反向切削法是指在細長軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進給。這樣在加工過程中產(chǎn)生的軸向切削力使細長軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L量，避免工件被壓彎變形。
3.3 選擇合理的刀具角度
為了減小車削細長軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車削時產(chǎn)生的切削力越小越好，而在刀具的幾何角度中，前角、主偏角和刃傾角對切削力的影響最大。
3.3.1 前角(γ0)
前角(γ0)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。所以在細長軸車削中，在保證車刀有足夠強度的前提下，盡量使刀具的前角增大，前角一般取γ0=15°～30°。
3.3.2 主偏角(kr)
由于細長軸剛性差,為減少細長軸彎曲,要求徑向切削力越小越好,而刀具的主偏角是影響徑向切削力的主要因素, 在不影響刀具強度情況下,應(yīng)盡量增大車刀主偏角。車刀的主偏角取kr=80°～93°。3.3.3 刃傾角(λs)
刃傾角(λs)影響著車削過程中切屑的流向、刀尖的強度及3個切削分力的比例關(guān)系。隨著刃傾角的增大，徑向切削力明顯減小，但軸向切削力和切向切削力卻有所增大。刃傾角在-10°～10°范圍內(nèi)，3個切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細長軸時，常采用正刃傾角3°～10°，以使切屑流向待加工表面。
3.4 合理控制切削用量
不同的切削用量的選擇，切削過程中產(chǎn)生的切削力的大小、切削熱的多少也是不同的，因此對車削細長軸時引起的變形也是不同的。車削細長軸時，一般在長徑比及材料韌性大時，選用較小的切削用量，即多走刀，切深小，以減少振動，增加剛性。
4、結(jié)論
細長軸的車削加工是機械加工中比較常見的一種加工方式。由于細長軸剛性差，車削時產(chǎn)生的受力、受熱變形較大，很難保證細長軸的加工質(zhì)量要求。通過采用合適的裝夾方式和先進的加工方法，選擇合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保證細長軸的加工質(zhì)量要求。
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