细长轴的加工方法

车工技师论文

车工职业文章

文章类型： 技师论文

文章题目：细长轴的加工技术方法

* 名： **

职 业： 不落轮镟床工

准考证号:

工作单位：长沙市轨道交通运营有限公司

2015年9月8日细长轴的加工技术方法

长沙市轨道交通运营有限公司 杨强

摘要：由于细长轴在加工中刚性差，在切削时受切削力、重力、切削热等因素影响产生弯曲变形，产生震动、锥度、腰鼓形和竹节形等缺陷，难以保证加工精度。通过分析细长轴加工各关键技术问题对细长轴加工的影响，找到改进方法，从而提高细长轴加工的精度，保证合格率。

关键字：细长轴 技术问题 加工方法 精度

引言

通常轴的长度与之直径比大于20～25(即L/d≥20～25)的轴称之为细长轴。这类零件一般在车床上进行加工。在车削加工过程中，由于其刚性差，在切削力和切削热的作用下，细长轴很容易产生弯曲变形，使加工出来的细长轴产生中间粗、两头细的形状，严重影响零件的加工精度。同时细长轴产生弯曲变形后，还会引起工艺系统振动，影响零件的粗糙度。

在切削力、重力和顶尖顶紧力的作用下, 横置的细长轴很容易弯曲甚至失稳, 因此, 车削细长轴时必须改善细长轴的受力问题。 加工方法： 采用反向进给车削, 选用合理的刀具几何参数、切削用量、一夹一顶和轴套式跟刀架、中心架等一系列有效措施。

一、提出问题

细长轴是机器上的重要零件之一。用来支配机器中的传动零件，使传动零件有确定的工作位置，并且传递运动和转矩。当轴的长度与直径之比Ｌ／Ｄ＞２５时，轴称为细长轴。“车工怕杆。钳工怕眼’’是人们熟悉的口头语。也就是说，由于细长轴的加工精度要求高，但细长轴本身的结构特点使之刚性差、振动大，所以加工起来存在一定的难度。其加工特点如下：

1、细长轴刚性很差。在车削加工时，如果装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而产生弯曲变形，从而引起振动，降低加工精度和表面粗糙度。

细长轴的加工方法

细长轴的长径比大于20，刚性差，在加工中产生的切削力、切削热、振动等因素都将直接影响工件的尺寸精度和平行精度。加工难度较大，当用较高的切削速度加工长径比大于100的细长轴时，则加工难度更高。细长轴常规加工法为一夹一顶或两顶。

以前我们在一线加工长径大于40，直径公差、形位公差为6级的细长轴，采用常规的加工方法装卡加工，很难达到加工要求，且经常造成产品在精加工时报废，而影响产品交付日期，大大提加工成本。我经过多次分析、试验，在零件热处理、装卡、加工方法，刀具等方面采取了一定技术措施，可以加工出长径比大于80，直径公差、形位公差较高的细长轴。

由于细长轴的长径比很大，刚性很差。在切削时，受切削力、装卡力、自身重力、切削热、振动等因素的影响，容易出现以下问题：

1、切削是生产的径向切削力与装卡径向分力的合力，会使工件弯曲，工件旋转时引起振动，从而影响加工精度和表面质量。

2、由于工件自重变形而加剧工件的振动，影响加工精度和表面质量。

3、工件转速高时，离心力的作用，加剧了工件的弯曲和振动。

4、在加工中，在切削热作用下，会引起工件弯曲变形。

因此，在车削细长轴时，无论对刀具、机床、辅助工具、切削用量的选择，工艺安排和技术操作有较高的要求，要求合理选择切削参数，合理选择切削用量。车削时，一般当V=30～70m/min，在此速度范围内，容易产生振动，此时相应的振幅有较大值，高于或低于这个速度范围，振动呈现减弱趋势。当加工直径小于10mm时，取V≤30m/min；当加工直径大于10mm时，取V≤70m/min，是极限切削宽度与切削速度的变化关系曲线。在高速或低速范围进行切削，自振就不易产生。特别是在高速范围内进行切削，既可提高生产率，又可避免颤振，是值得采用的方法。进给量f的选择，振动强度随进给量f的增大而减小。宽度随进给量的增大而增大。为了避免颤振的产生，在许可的情况下，如：机床有足够的刚度，足够的电机功率，工件的表面粗糙度参数较低等，应该取大的进给量。粗车时取f=0.15mm，半精车时取f=0.1mm，精车时f=0.06mm。切削深度aP的选择，车削时，切削量不宜过大。当切削深度和进给量不变时，随主偏角的增大，振幅逐渐减小，这是因为径向切削力减小了，同时实际切削宽度将减小。在精加工细长轴时取Kr=75～80°，精车时dr=85～90°刀具进行切削，可避免或减小振动。后角对切削稳定性无多大影响，但当后角减小到2～3°时，使振动有明显的减弱，再生产中也发现，后刀面有一定程度的磨损后，会有明显的减振作用。刀具刀尖圆弧半径rS增大时，径向力量随之增大，为避免自振rS越小越好。但随

机械与电子　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｖｉｅｗ　科技视界　２０１１年８月第２４期　

细长轴的加工　

张莉　

（江苏联合职业技术学院徐州机电工程分院江苏徐州２２１０１　１）　

【摘要】本文从细长轴的结构和加工过程中易出现的的变形来说明细长轴的加工特点，从装夹和刀具选择两个方面讲述　了加工细长轴的精度保证方法和注意事项。　

【关键词】细长轴；装夹；角度　

１　细长轴的结构和加工特点　

１．１刚性差　

由于工件长径比大，刚性较差，车削时易引起振动和弯　曲变形。尺寸精度和表面粗糙度较难保证。　

１．２热变形大　

由于细长轴在车削时散热差，线膨胀大。当工作两端顶　起时易产生弯曲变形，而弯曲工件旋转时所产生的离心力，　

会加剧弯曲变形。　１．３刀具磨损大　

细长轴加工时，切削用量小，加工时间长，刀具磨损大，　因而增大了工件的形状误差。　

２细长轴的装夹方法　

２．１两顶尖间安装细长轴　

这种装夹方法没有装夹定位误差、容易保证工件的同轴　度，但车削刚性差，容易产生振动。因而只适宜于长径比不太　

大，加工余量小。需要多次以两端顶尖孔定位来保证同轴度　的工件加工。　

２．２一夹一顶装夹细长轴工件　在软件三爪上车出一条宽度为３—５ｍｍ的环形凸带（或　

在工件上绕一圈细钢丝），用以夹紧系长轴工件的一端，另一　

端用后顶尖支承。这种装夹方法可以使系长轴工件在自由状　态下定位夹紧，定心精度高，可以克服三爪夹紧产生弯斜和　

限制四个自由度造成定心精度差的缺点。　２．３一夹一拉装夹细长轴工件　

两顶尖装夹和一夹一顶安装长轴工作。都不能削除中因　热变形所产生的轴向伸长，从而导致工件弯曲变形。一夹一拉　

装夹细长轴工件时，工件在车削过程中始终受到轴向拉伸作　用，并可用尾座手轮调整拉伸量，因而减少了细长轴车削时的　

弯曲变形。这是加工细长轴工件较理想的装夹方法之一。　２．４使用中心架和跟刀架装夹细长轴　

２．４．１中心架的使用　把中心架安装在细长轴工件中间。能增强工件车削是的　

细长轴零件的加工方法

在普通车床上加工细长轴对操作人员车工操作技能水平要求比较高。笔者经过不断的摸索，找出了一些方法和技巧，在此，谈几点车削细长轴零件的步骤和体会。

一、车中心架位、车端面、钻中心孔

为了能够在细长轴两端轴径上加工出圆柱度和粗糙度较高的中心架位，为下一步车端面、钻中心孔打好基础，笔者制作了尾座夹头，其原理类似于四爪卡盘。尾座夹头的一端安装在莫氏5号活顶尖上，夹头内径、锥度与活顶尖外径、锥度实配，夹头的另一端孔径、比零件毛坯尺寸大15mm～20mm，深50mm,并在对称位置打4个M16～M20顶丝孔（如用3个顶丝不易调整、找正工件）。使用四爪卡盘装夹工件，依靠车床前端的四爪卡盘和尾座夹头的四个顶丝固定调正工件位置，这种方法方便、实用、好操作，俗称“借余量”，可以很好地避免出现因工件毛坯的弯曲变形造成影响正常加工的问题。

1.车两端中心架位

工件调正位置后，操作者依次车出细长轴两端的中心架位，并保证两端中心架位外径尺寸一致，以便于中心架的安装和调整，同时，要保证所车出的中心架位表面粗糙度和圆柱度精度，否则会影响工件下一步的加工精度。

2.车端面、钻中心孔、车卡盘装夹位置

先架上中心架，研磨中心架三个支撑爪与工件的接触面，调整支撑爪的位置，使工件旋转中心与机床轴心重合，并使支撑爪与工件外圆保持微小间隙接触，充分注油润滑、锁紧中心架、启动设备，然后，开始车端面、钻中心孔、车出卡盘装夹位置。

这样操作的优点是：中心架位粗糙度和圆柱度精度高，支撑工件牢固、稳定、调整方便，材料毛坯如有弯曲变形等缺陷容易校正，车端面钻中心孔的质量高，并且不易打刀、不易折断中心钻。在实际生产中，有时钻出的中心孔为椭圆形或为棱形，原因就是由于中心架位精度不高造成的。

二、装卡工件方式

在工件同轴度要求不是特别高的情况下，车削细长轴通常采用一卡一顶装夹的方法，这样夹紧力大、便于调正，工件的刚性好，同时配合使用跟刀架做辅助支撑，需要注意的是：卡盘夹持工件的长度要尽可能缩短，并尽量多倒一至两次头，以提高卡盘爪夹紧面与工件顶尖孔的同轴度，消除过定位对工件造成的扭曲（俗称别劲），也可以在卡盘爪和工件之间缠一圈钢丝并研磨顶尖孔。