細(xì)長類零件的加工方法

1、描述：細(xì)長軸類零件在車削加工過程中容易產(chǎn)生彎曲變形。文中分析了引起彎曲變形的因素，并從加工方法的運(yùn)用、刀具的選擇、切削用量、冷卻液等幾方面介紹了提高加工精度的措施。摘 要：細(xì)長軸類零件在車削加工過程中容易產(chǎn)生彎曲變形。文中分析了引起彎曲變形的因素，并從加工方法的運(yùn)用、刀具的選擇、切削用量、冷卻液等幾方面介紹了提高加工精度的措施。 1 前言 細(xì)長類零件（工件的長度與直徑之比大于25）在車削時(shí)，剛性差，熱變形大，在加工中工件自重、變形、振動等因素都影響工件加工的尺寸精度和形位精度，較難保證加工質(zhì)量。當(dāng)用較高的切削速度加工細(xì)長軸（工件的長度與直徑之比大于100

2、）時(shí)，則加工難度更大。 2 引起細(xì)長軸產(chǎn)生彎曲變形的因素 車削細(xì)長軸類零件采用的裝夾方式主要有兩種：一種方式是細(xì)長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)長軸的兩端均由頂尖支撐（雙頂尖）。 本文主要分析一夾一頂?shù)难b夾方式。在車削時(shí)引起細(xì)長軸彎曲變形的因素主要有： （1）切削力產(chǎn)生變形的影響 在車削過程中，產(chǎn)生的切削力可以分解為軸向切削力、徑向切削力。由于細(xì)長軸的剛性較差，徑向切削力將把細(xì)長軸頂彎，使其在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形。 軸向切削力使工件產(chǎn)生一個(gè)彎矩。一般的車削加工，軸向切削力對工件彎曲變

3、形的影響并不大，可以忽略。但是由于細(xì)長軸的剛性較差，其穩(wěn)定性也較差，當(dāng)軸向切削力超過一定數(shù)值時(shí)，將會把細(xì)長軸壓彎而發(fā)生縱向彎曲變形。 （2） 切削熱產(chǎn)生的影響 車削加工產(chǎn)生的切削熱，會引起工件伸長。由于在車削過程中，卡盤和尾架頂尖都固定不動，兩者之間的距離是固定的。這樣細(xì)長軸受熱后伸長受到限制，會導(dǎo)致細(xì)長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。 （3）工件自重變形而加劇工件的振動，影響加工精度和表面質(zhì)量。 （4）工件轉(zhuǎn)速高時(shí)，離心力的作用，加劇了工件的彎曲和振動。 3 提高細(xì)長軸加工精度的措施 在細(xì)長軸加工過程中，為提高其加

4、工精度，要根據(jù)生產(chǎn)條件，采取相應(yīng)的措施，以提高細(xì)長軸的加工精度。 3.1 選擇合適的裝夾方法 在車床上車削細(xì)長軸采用的兩種裝夾方式中，采用雙頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細(xì)長軸，其剛性較差，細(xì)長軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動.因此只適宜于安裝長度與直徑比不大、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)長軸頂彎外，還能阻礙車削時(shí)細(xì)長軸的受熱伸長， 導(dǎo)致細(xì)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，

5、也能導(dǎo)致細(xì)長軸產(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)長軸受熱后可以自由伸長，減少其受熱彎曲變形；同時(shí)可在卡爪與細(xì)長軸之間墊入一個(gè)開口鋼絲圈，以減少卡爪與細(xì)長軸的軸向接 觸長度，消除安裝時(shí)的過定位，減少彎曲變形。 3.2 直接減少細(xì)長軸受力變形 （1）采用中心架和跟刀架 采用一夾一頂?shù)难b夾方式車削細(xì)長軸，為了減少徑向切削力對細(xì)長軸彎曲變形的影響，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，相當(dāng)于在細(xì)長軸上增加了一個(gè)支撐，增加了細(xì)長軸的剛度，可有效地減少徑向切削力對細(xì)長軸的影響。 （a）用中心架支承車削細(xì)長軸

6、60;一般在車削細(xì)長軸時(shí)，用中心架來增加工件的剛性，當(dāng)工件可以進(jìn)行分段切削時(shí)，期刊論文中心架支承在工件中間，如圖1所示。在工件裝上中心架之前，必須 在棒料中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽，其表面粗糙度及圓柱誤差要小，并在支承爪與工件接觸處經(jīng)常加潤滑油。為提高工件精度，車削前應(yīng)將工件軸線調(diào)整 到與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心同軸。當(dāng)車削支承中心架的溝槽比較困難或一些中部不需加工的細(xì)長軸時(shí)，可用過渡套筒，使支承爪與過渡套筒的外表面接觸，過渡套筒的兩 端各裝有四個(gè)螺釘，用這些螺釘夾住棒料表面，并調(diào)整套筒外圓的軸線與主軸旋轉(zhuǎn)軸線相重合。 （b） 用跟刀架支承車削

7、細(xì)長軸 對不適宜調(diào)頭車削的細(xì)長軸，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承進(jìn)行車削，以增加工件的剛性。跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個(gè)支承爪，它可以 跟隨車刀移動，抵消徑向切削力，提高車削細(xì)長軸的形狀精度和減小表面粗糙度，圖2（a）所示為兩爪跟刀架，因?yàn)檐嚨督o工件的切削抗力，使工件貼在跟刀架的 兩個(gè)支承爪上，但由于工件本身的向下重力，以及偶然的彎曲，車削時(shí)會瞬時(shí)離開支承爪，但接觸支承爪時(shí)會產(chǎn)生振動。采用三爪中心架比較理想，如圖2（b）所 示。此時(shí)，由三爪和車刀抵住工件，使之上下、左右都不能移動，車削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動。 （2） 墊塊

8、0;除跟刀架裝置外，還可根據(jù)工件長度，在工件下面墊放不等距的木塊（在切削中隨放隨取，保證拖板正常進(jìn)給），木塊直接墊放在床身上其厚度以能輕微托牢工件為宜，木塊制成半圓弧凹坑，運(yùn)行時(shí)要加機(jī)油潤滑。墊塊還具有消振作用，如圖3所示。 3.3 采用反向切削法車削細(xì)長軸 反向切削法是指在細(xì)長軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進(jìn)給。這樣在加工過程中產(chǎn)生的軸向切削力使細(xì)長軸受拉，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量，避免工件的壓彎變形。 3.4 使用旋風(fēng)刀車削細(xì)長絲杠類零件&

9、#160;車削絲杠時(shí)，容易發(fā)生振動，使工件變形。旋風(fēng)刀切削絲杠具有切削速度快，生產(chǎn)效率較高，加工表面粗糙度好，不會產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。但加工多頭絲杠時(shí)分度比較麻煩。 3.5 刀具的幾何參數(shù)的合理選擇 刀具幾何參數(shù)的合理選擇，常常是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定切削的簡便方法。  一般車削時(shí)刀具角度的選擇 （1）前角對振動有影響，隨著前角的增大，振動隨之下降，但在切前速度較高的范圍內(nèi)，前角對振動的影響將減弱。由于細(xì)長軸車削速度一般不會太高，故此在粗加工中取20°，精車時(shí)取25°。 （2）主偏角對振動強(qiáng)度有一定的影響，當(dāng)切削深

10、度和進(jìn)給量不變時(shí)，隨著主偏角的增大，振幅逐漸減小，這是因?yàn)閺较蚯邢髁p小了，同時(shí)實(shí)際切削寬度將減小。在粗車削細(xì)長軸時(shí)取75°80°，精車時(shí)取85°90°的刀具進(jìn)行切削，可避免或減小振動。 （3）后角通常對切削穩(wěn)定性無多大影響，但后角減小到2°3°時(shí)，振動有明顯的減弱，在生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)，后刀面有一定程度的磨損后，會有顯著的減振作用。 （4）刀尖圓弧半徑增大時(shí)，徑向分力隨之增大，為避免自振，刀尖圓弧半徑越小越好。但隨著刀尖圓弧半徑的減小，將使刀具壽命降低，同時(shí)也不利于表面粗糙度的改善。故加工時(shí)，斷屑槽寬度取1.53

11、60;mm，刀尖圓弧半徑0.5 mm。  多刃車刀加工硬度不高細(xì)長軸類零件 用單刀加工細(xì)長軸時(shí)，若提高轉(zhuǎn)速，降低進(jìn)給量，則工件表面粗糙度降低，但工件易變形彎曲。若轉(zhuǎn)速低、進(jìn)給量小，則加工效率低。轉(zhuǎn)速低，進(jìn)給量 小則表面粗糙度高，跟刀架磨損大，工件易出現(xiàn)竹節(jié)、多邊形等。影響工件質(zhì)量和生產(chǎn)效率。運(yùn)用細(xì)長軸多刃車刀，克服了細(xì)長軸加工的困難。 3.6 合理選擇切削量 （1）切削深度 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)長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細(xì)長

12、軸時(shí)，應(yīng)盡量減少切削深度。 （2）進(jìn)給量 進(jìn)給量增大會使切削厚度增加，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看，增大進(jìn)給量比增大切削深度有利。 （3）切削速度 提高切削速度有利于降低切削力。 （下轉(zhuǎn)第61頁） （上接第37頁）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)長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使細(xì) 長軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲，破壞切削過程的平穩(wěn)性，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍。工件的長度/直徑 較大時(shí)，切削速度要適當(dāng)降低。 3.7 使用冷卻液充分冷卻 車削產(chǎn)生的熱量越高，零件的變形量越大。因此，必須有效控制零件溫升。采用冷卻液