细长轴加工措施及加工技术研究[1]

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1、细长轴加工措施及加工技术研究细长轴加工措施及加工技术研究摘要：分析了细长轴加工的特点及引起变形的主要原因，并从工艺方面入手提出具体的解决方法，以提高细长轴的加工质量关键词：细长轴工艺切削调整解决办法细长轴是指长度与直径之比（L/D）大于20的轴。此类零件虽然结构简单，但是有由于工件本身的形状特点导致加工难度大，一直被认为是机械加工的中的难题。细长轴加工难度大的主要原因：1、细长轴刚性差，在加工过程中很容易受到切削力、夹紧力、重力和惯性等外力作用，而产生变形，破坏刀具和零件之间的正确位置关系，使零件的加工精度降低。2

2、、细长轴的长度越长，一次走刀时间越长，刀具的磨损也越大，从而影响零件的几何形状精度3、细长轴的热扩散性能差，在切削作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支撑，则工件会因伸长而弯曲，这样就会把细长的工件车成“竹节”行。4、切削中会产生振动，而产生振动的原因非常复杂，振动不仅恶化加工工件表面的质量，缩短了刀具和机床的寿命，尤其是共振时使加工根本无法进行，就加工中而言，有来自外界的强迫振动，也有来自系统内部的自激振动，低频振动会产生坡度，高频振动会产生微观不平度，细长轴工件长度大，刚性差，加工时很容易产生弯曲变

3、形和振动，给加工带来一定的困难，几何形状精度和表面质量不好保证。-5-细长轴加工措施及加工技术研究加工前的准备工作：1、机床的调整：细长轴的加工过程需要使用床身导轨的全部或大部分，因此机床本身的精度对加工效率、质量有着相当重要的影响。由于机床导轨面磨损程度不同，因此首先要对机床做适当的调整。使主轴中心和尾座顶尖中心线与导轨全长平行。2、跟刀架调整：跟刀架是加工细长轴及其重要的附件。跟刀架的形式很多，但不管是哪种，其中心都必须与卡盘、尾座顶尖处于同一中心上（如图1）。必要时可将圆柱铰刀或圆柱铣刀支持在三爪卡盘上，对跟

4、刀架支撑头进行修正。加工细长轴时最好采用三支柱的跟刀架，支柱的材料为普通铸铁，因为这种材料的磨损较小能保证加工精度，而且不会研伤工件表面，能提高工件表面的光洁度。跟刀架爪与工件表面要接触良好，其压力大小是由操作者手感控制，不得过紧或过松。过紧，工件随着走刀，会产生竹节形误差，表面粗糙度加大；过松，工件容易跳动产生椭圆形、三菱形、竹节形等误差，表面粗糙度也会增大。图1跟刀架架设示意图3、棒料的校直：对于精度要求高的零件要采用热校直法校直棒料，不宜冷校直，忌锤击。加工时过程中的变形问题：1、切削力导致变形在车削过程中，

5、产生的切削可以分解为轴向切削力Fx、径向切削力Fy及切向切削力Fz，它们将使轴产生水平和纵向方向的弯曲。-5-细长轴加工措施及加工技术研究2、切削热产生的影响车削加工产生的切削热会引起工件热伸长，在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车尾架尖支撑（一夹一顶）如图2；图2一夹一顶装夹方式另一种是细长轴的两端均由顶尖支撑（双顶尖）。由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，这就使细长轴受热后的轴向伸长量受限，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。3、装夹不当引起的变

6、形车细长轴时，由于使用跟刀架，若支撑工件的两个支撑块对零件压力不适当，会造成轴弯曲变形而影响加工精度。若压力过小或不接触，工件产生让刀现象，切削直径变大；若压力过大，零件会被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小。同时，跟刀架的移动会使支撑块在小直径外圆处与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出直径变大。到大直径圆处，又把工件压向车刀，使车出的直径变调，这样连续有规律的变化，会把细长的工件车成“竹节”形，给切削加工带来困难，不易获得良好的表面粗糙度和几何精度。因此，提高细长轴加工精度的问题，实际上就是控

7、制工艺系统的受力及受热变形的问题。细长轴加工过程中合理控制切削用量和方法：在加工中切削用量要合理，切削力的大小不同，切削热的多少是不同的，对加工细长轴时引起的变形也是不一样的。1、要求粗车，工件弯曲度不大于1mm；精车时，工件弯曲度不大于0.2mm。2、切削深度增加时，产生的切削力增加，切削热增大。细长轴受力时，因受热而变形，所以细长轴加工时，应尽量减少切削深度。-5-细长轴加工措施及加工技术研究3、切削速度要合理，中速粗车和低速精车的方法，适应性强，对机床精度要求也不高，但能大大提高加工效率。细长轴加工时刀具的选

8、择：刀具是完成切削任务的关键所在。对于加工高精度的细长轴类零件来说，刀具材料可采用YT15硬质合金，刀刃必须研磨平直，表面粗糙度达Ra0.8以上，刀具的主要几何参数也应进行合理的选择，这样不仅能提高刀具耐用度，而且可以达到较高的加工精度。主要集合参数如下：1、主偏角K：当切削深度和进给量不变时，主偏角增大，刀具对工件产生的径向力减小，轴向力增大，这样能减少切