细长轴的车削浅析

摘 要：主要探讨在普通车床上加工单件或小批量的细长轴工件，如何提高细长轴的加工质量和生产效率。对车刀的角度和材料、切削用量、车床及跟刀架等采取相应的措施，在车削过程中采用合适的加工方法及合理的加工步骤，就可以解决加工细长轴当中出现的矛盾，使用快速车削细长轴的车刀，就可以提高加工质量和生产效益，从而达到快速车削的目的。

关键词：细长轴 切削用量 效率

我们在日常生产中经常加工轴类产品，当工件长度跟直径比值大于30倍时，统称为细长轴，细长轴作为一种典型的低刚度零件一直被认为是机械加工中的难题，随着机械制造和科学技术的发展，对细长轴加工要求也越来越高，加工难度越来越大。由于细长轴本身刚性差，在车削过程中会出现以下问题：工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响其圆柱度和表面粗糙度；在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，车削就很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡住。但它也有一定的规律性，主要抓住中心架的使用、工件热变形伸长以及合理选择车刀几何角度等关键技术，问题就迎刃而解。

我公司承接到一批60件细长轴的加工合同。该批轴的长径比均在30以上，其中一种轴长4070mm，轴径ф120mm，长径比达34，如图1。

现状

按常规加工根本无法达到图样要求和合同交货期要求。该批细长轴一是刚性差易振刀，车削速度无法提高；二是加工变形大出现椭圆，无法保证同轴度0.25mm的要求；三是表面粗糙度极差，Ra只能达到12.5?m；四是效率低，无法按期完工交货。

要解决以上四个问题，关键就是要找出克服其刚性差易变形的方法。首先设计工装——支撑套，如图2。

将支撑套直接套入轴的中间部位，校正支撑套再将中心架架在支撑套上，如图3，

因为支撑套套在轴的中间部位，起到了支撑作用，所以工件的刚性大大增强，从而克服了振刀速度、加大背吃刀量、加大进给量。由于支撑套外圆经过磨削，表面粗糙Ra已达到0.8μm。因此，中心架架在支撑套上使工作运转特别平稳，轴的表面粗糙度值小，同轴度的要求得以提高。

1.车削加工

粗车由于余量大，采用反车法，使工件所受轴向切削力由压力变拉力，呈拉伸变形。如能使工件在轴向自由伸长，可减小工件的振动和弯曲变形。粗车切削用量n=230～450r/min，f=0.28～0.35mm/r，αP=3～8mm；精车切削用量n=360～600r/min，f=0.05～0.1mm/r，αP=0.1～0.3mm。

2.合理选择车削刀具几何形状

由于细长轴刚性差，为减少细长轴弯曲，要求径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素，在不影响刀具强度情况下，应尽量增大车刀主偏角。车刀的主偏角取Kr=80～93?，减少切削热。选择较大的前角，取r0=15～30?。车刀前面应该磨有R1.5～3的断屑槽，使切削顺利卷曲折断。选择正刃倾角，取λ=3?使切削流向待加工表面，并使卷屑表面良好。切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下，并要经常保持锋利。为了减少径向切削力，应选择较小的刀尖圆弧半径（re

3.加注充分的切削液

车削细长轴时，不论是低速切削还是高速切削，为了减少工件的温升而引起热变形，必须加注切液充分冷却。使用切削液还可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。

4.实际效果

用上该工装就不必在轴上车削中心架位置，节省了加工时间，加大了进给量，使工作效率大大提高。由常规加工的56h/件缩短到16h/件，表面粗糙度Ra由12.5?m提高到1.6?m，同轴度达到0.05mm.保证了该批轴的质量。

5.结 论

采用以上措施和精心操作，使细长轴的加工精度和加工效率大大提高。由于细长轴加工工艺系统复杂，稍有疏忽就可能出现问题。即使有了合格的跟刀架，如爪的支撑力不适，也会出现竹节形和麻花形等。在加工中，除了提供必要的工艺保证措施外，还应随时注意眼看、耳听、手摸发现问题和解决问题，不断提高细长轴加工工艺水平。