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细长轴是诸多机加工件中难度较大的一种，这是因为细长轴工件的长径比大，刚度差，切削时易引起振动和弯曲变形，同时，车削过程中散热性差，线膨胀系数大，加剧弯曲变形，连续切削时间长，刀具磨损量大。因此工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度较难保证。经过多年的摸索，实践、总结出一套较为完善的加工工艺，能很好地克服以上的加工缺陷。 一 工件的校直和装夹 1 工件的校直。工件棒料直线度超差量大于车削余量时应进行较校直。校直有冷校和热校两种方法，前者简单易行，但切忌锤击，适宜较小工件的校直。后者较直效果较好，但费时。 2 工件的装夹 （1）用顶尖（两顶尖装夹），定位准确，容易保证工件的同轴度要求，但车削刚度差，要求顶紧力适当，否则弯曲变形大，而且容易产生振动，只适宜于长径比不很大，加工余量小，需要多次以两端顶尖孔定位来保证同轴度要求的工件加工。 （2）一端夹紧，另一端用顶尖顶紧，并在加紧面上垫一个开口钢丝圈儿，以减少卡爪与工件的轴向接触长度。使细长轴工件在自由状态下定位夹紧，定心较高。另外，后顶尖采用弹性顶尖，以减少弯曲变形。这种方法可用于反向进给车削长径比较大的细长轴。 （3）一夹一拉装夹细长轴工件。在车削过程中工件始终受到轴向拉力，切削过程中因此而产生的轴向伸长量，可用后尾座手轮进行调整。这是加工细长轴比较理想的装夹方法之一。以上三种方法都能很好地避免工件在装夹中出现弯曲现象。 二 刀具及切削用量 1 车削细长轴常用刀具。车削细长轴由于刚性差，对振动非常敏感，如果车刀的几何形状选择不当，是不易取得良好的效果的。 选择车刀几何角度时主要考虑以下几点： （1）为减少细长轴的弯曲变形，车刀的主偏角为80°—90°，以减少径向切削分力。 （2） 为降低切削力，选择大前角为15°—30°。 （3）车刀的前面应磨有R1.5mm —R3mm的断屑槽，以便于切屑卷曲折断。 （4）采用正刃倾角为3°—10°，以使切屑流向待加工表面。 （5）刀口表面粗糙度值需要较小，并经常保持锋利，以提高车刀的寿命。 （6）刀尖圆弧半径小于0.3mm，切削刃的倒棱宽度应选得较小，约为进给量的一半。 2 精车细长轴的切削用量 （1）用YT15硬质合金车刀，使用弹性活动顶尖一夹一顶装夹，上跟刀架，反向进给车削细长轴时：v=60m/min；ap=0.3mm—0.5mm；f=0.1mm/r—0.2mm/r。 （2）用宽刃车刀，使用弹性活顶尖，一夹一顶，上跟刀架，或采用一夹一拉装夹，上跟刀架。反向薄削精车细长轴工件时：v=1.5m/min；ap=0.02mm—0.05mm；f=1.2mm/r—1.4mm/r。 三 细长轴的车削方法 1.一夹一顶，上中心架或两顶尖，上中心架，正装车刀车削。适用于调头接刀车削的工件。 2.一夹一顶（弹性活顶尖）上跟刀架正装车刀车削。适用于不允许调头接刀车削的工件。其中两爪跟刀架不适宜高速车削，三爪跟刀架适用于高速车削。 3.改装中拖板，设前后刀架，两把45°车刀同时车削。工件振动和变形小，加工精度高，适用于批量生产。 四 提高细长轴车削质量的措施 加工前应对机床进行调整；检查工件和棒料；修磨跟刀架支承爪，使之与工件接触良好；随时注意跟刀架的调整，使之与工件接触适当，不至过紧或过松；注意车刀的安装，使车刀的刀尖略高于工件轴线，增加切削的平稳性，避免“扎刀”现象发生；消除内应力，校正中心孔；注意切削液的使用。另外，在长期的实践中发现车削细长轴较易发生弯曲、锥度、竹节形、中细、振动、波纹等加工缺陷，针对以上加工缺陷，我总结出以下防治措施： 1.弯曲产生的原因和防治措施 （1）坯料自重或本身弯曲，经校直和热处理。 （2）工件装夹不良，尾座顶尖与中心孔顶得过紧，就调整尾座顶尖，让顶尖顶得适度。 （3）刀具几何参数和切削用量选择不当，造成切削力过大，可减少背吃刀量，增加切削次数。 （4）车削时产生热变形伸长，应采用切削液，可使用弹性活顶尖。 （5）工件与支承爪距离较大，应不超过2mm为宜。 （6）采用一夹一顶拉装夹消除弯曲变形。 2.锥度的产生原因及防治措施 （1）尾座顶尖和主轴中心不同轴，应调整主轴中心与尾座中心连线应与导轨平行，主轴中心和尾座顶尖中心应同轴。 （2）刀具磨损，应选用较好的刀具材料和采用合理的几何角度。 3.竹节形的产生原因和防治措施 （1）主要调整和修磨跟刀架支承块后，接刀不良，使第二次和第一次进给径向尺寸不一致，引起全长上出现支承块宽度一致的周期性直径变化，可改变背吃刀量消除。 （2）跟刀架外侧支承爪与工件接触过松或过紧，或顶尖精度差，应选用高精度顶尖，采用不停车跟刀法车削。 4.中细的产生原因和防治措施 细长轴产生中细是两头大中间小的现象，影响对工件直线度要求。主要是跟刀架外侧支承爪压得过紧，在离后顶尖和车头近处，工件刚性好，支承爪顶不过工件，背吃刀量变大，产生中细。应调整跟刀架外侧支承与工件表面接触适宜，不要过紧或过松。 5.振动和波纹产生的原因及防治措施 （1）车削时的振动，应采取消振措施。 （2）跟刀架固定不好，支承爪弧面接触不良，就检查跟刀架，修整支承爪。 （3）上侧支承爪压得过紧使工件下垂，造成外侧支承爪接触产生变化，调整跟刀架伸出长度和压力，使之轻轻接触工件表面，不要压得过紧。 （4）顶尖轴承松动或不圆，开始吃刀时就有振动和椭圆，应选用结构合理，精度较高的活顶尖。 （5）开始发现波纹时就应停止进行休整，消除之后再进行正常车削。 经过以上措施，加工出的细长轴质量有了明显提高，完全满足了生产需要，大大降低了废品的生产，也使操作者在这项工作中有了一个明显的进步。 参考文献 [1]《车工工艺学》湖南大学出版社 2011年 [2]《金属切削原理》陈日曜2009年 |
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