细长轴车削时应注意的问题及方法
摘要：由于细长轴的特点和技术要求，在车削加工时，易产生振动、多棱、竹节、圆柱度差和弯曲等。要想顺利地把它车好，必须注意加工过程中有可能出现的问题。
关键词：细长轴、车削、变形、消除方法
细长轴是指被加工工件长度与直径的比值大于20以上的轴类零件。因为工件较长，所以刚性较差，在切削过程中容易产生振动，也会因切削热而在长度方向产生变形，由于走完一刀的时间较长，导致刀具的磨损量较大，也致使工件的形位公差精度和表面粗糙度较难达到图纸要求。
1.细长轴的加工特点
(1) 车削时产生的径向切削力会使工件弯曲，引起振动，影响加工精度和表面粗糙度。
(2) 工件的自重、变形和振动，会影响工件圆柱度和表面粗糙度。
(3) 工件高速旋转时，在离心力的作用下变形，加剧了工件的弯曲和振动。
(4) 产生的切削热会导致工件轴向伸长变形，使工件发生弯曲，影响加工质量。
2.车削细长轴应注意的问题
细长轴车削在机械加工中较为常见，由于其刚性差，加工难度较大。如果能够采用正确的切削方法，选择合适的刀具及切削用量，有效地装夹定位工件，就能够有效地降低切削温度、减少热变形，最终获得满意的加工效果。
2.1机床调整
车床主轴中心线与尾座中心线同轴，并与车床大导轨平行，允差应小于0.02mm。
2.2工件安装
采用两顶尖装夹或用卡盘与顶尖配合装夹，合理地使用中心架或跟刀架作为辅助支承，以增加工件的装夹刚度。用卡盘与顶尖配合装夹时，被夹持部分最好不超过10mm。
2.3刀具
采用主偏角Κr = 75°～90°的偏刀，选择正刃倾角（λS>0），能够减小径向力和振动，还可以使切屑流向待加工表面。保持切削刃口锋利，前角γ0控制在15°～30°之间，副后角α′0控制在4°～6°之间，刀尖圆角半径r<0.3mm。刀具安装应略高于车床主轴中心。
2.4辅助支承安装
车削细长轴时，一般都要安装中心架或跟刀架作为辅助支承，来增加工件的刚性，防止工件因振动或因离心力的作用被甩弯。
2.5工件热变形伸长
防止工件热变形伸长的方法：①使用弹性顶尖（俗称活动顶针）。当工件受热伸长时，使顶尖有向后退让的余量，防止工件产生弯曲变形。在切削过程中，应注意对顶尖的调整，以刚顶上工件为宜，不宜紧，并随时观察顶尖的松紧，进行调整。②切削时加注充分的切削液，以吸收产生的切削热，同时也使跟刀架爪与工件接触处有良好的润滑。
3.车削细长轴容易产生的缺陷及消除方法
在加工过程中，由于刚性差，在切削力和切削热的作用下，很容易产生诸如径向跳动、弯曲变形等问题及振动波纹、锥度、竹节形、腰鼓形等加工缺陷，严重影响零件的加工精度及表面粗糙度，因此，在加工前，对机床的调整、跟刀架、中心架的合理应用、刀具及切削用量的选择等都提出了较严
格的要求以消除加工缺陷的产生。
3.1径向跳动
径向跳动的产生主要由机床主轴间隙过大造成，通过对机床主轴进行调整，能够消除由于机床主轴间隙过大而产生的径向跳动。
3.2弯曲变形
当细长轴工件已经热校直且加工余量足够，装夹方法也合理，而在车削过程中产生弯曲变形的情况主要是由于切削力过大所致，而在切削过程中产生的切削热会引起工件受热变形伸长，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
消除方法：
（1）采用弹性活动顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形。
（2）采用双刀切削法抵消车削时产生的径向切削力。
（3）采用跟刀架或中心架作辅助支撑，以增加细长轴的刚度，能够有效地减少径向切削力对细长轴的影响。
（4）采用反向切削法车削消除因轴向切削力引起的弯曲变形，同时采用弹性活顶尖，补偿工件的受压变形和热伸长量，避免工件压弯变形。
（5）选择合理的刀具角度，尽量减少背吃刀量，适当增大进给量，选择合适的切削速度。
3.3振动波纹
振动波纹是在切削过程中，工件有规律的振动，其原因主要是跟刀架爪的圆弧面与工件圆弧面接触不良，或跟刀架爪的压力过大或过小。其次是顶尖轴承松动或圆柱度超差，在开始吃刀时就产生振动及椭圆。
消除方法：
（1）加工前应将跟刀架爪的圆弧面严格按前面所述方法研磨，在走刀过程中要随时检查上爪的压力变化情况，及时调整。如已产生振动，可重新轻走一刀，去掉波纹，再进行切削加工，也可将机床转速降低一些，用手动走刀将有波纹的一段车过去，再进行机动走刀。也可采用三只支承爪的跟刀架支承工件，使工件车削时稳定，不易产生振动。
（2）当发现是顶尖问题造成的振动时，应及时更换精度高的活顶尖。
3.4锥度
细长轴加工时产生锥度的主要原因有尾座顶尖与主轴中心不同轴、车床床身导轨与主轴中心线不平行、刀具在切削过程中磨损、工件刚性不够，出现让刀。
消除方法：
（1）车削前，校正尾座顶尖与车床主轴轴线的同心度。
（2）调整车床主轴与床身导轨的平行度。
（3）选择合适的刀具材质和合理的刀具几何角度。
（4）合理使用辅助支承，增加工件的装夹刚性。
3.5竹节形
“竹节形”的产生原因，一是由于车床大拖板和中拖板的间隙过大造成，当车刀从跟刀架支承基准处接刀开始切削时，产生“让刀”，使车出的一段直径增大，继续走刀车削，当跟刀架爪接触到工件直径大的一段，使工件的旋转中心压向车刀一边，车出来的工件直径减小。继续走刀，使工件有规律的离开和靠近车刀，形成“竹节形”。二是由于跟刀架外侧支承爪调整过紧造成，开始车削时，由于靠
近尾座顶尖，工件刚性较大，不易变形。随着车刀向前移动，工件刚度逐渐下降，跟刀架爪支持紧力将工件压向车刀，车出工件直径减小。当跟刀架爪走到减小的直径段时，工件向外压向支承爪，结果使车出的工件直径增大。如此循环，也会形成“竹节形”。
消除方法：
（1）调整机床大拖板和中拖板间隙，增强机床刚性。
（2）首次接刀时，在接刀基面多切深(0.05～0.1)mm，以消除走刀时的“让刀”现象。
（3）适当调整跟刀架爪与工件接触处的压力，使爪面既与工件接触实，又松紧适当。
（4）选择适当的切削用量，减少工件变形抗力。
（5）注意顶尖和顶尖孔的精度，使顶尖对工件的支持力松紧适当。
3.6腰鼓形
“腰鼓形”的产生主要是因为工件表面和跟刀架爪接触不良或接触面积过小或爪与工件的接触面磨损过快，工件表面与跟刀架爪之间的间隙越来越大造成的。刚开始吃刀时，跟刀架爪还没有磨损，在工件靠近尾座被顶尖支持住，刚性较大，不易变形。车了一段时间后，跟刀架爪被磨损，与工件间形成间隙，工件被车刀的径向力压向跟刀架爪，使吃刀量逐渐变小，导致车出的直径尺寸逐渐变大。切削过程中跟刀架爪磨损不断增大，使工件直径也在逐渐变大。当车过工件中间位置向床头接近的过程中，工件的刚性又逐渐变大，在车削过程中背吃刀量不断增大，所以车出的工件直径尺寸也逐渐变小，直到车到床头，刚性又恢复到刚吃刀时的状态。致使工件被车成“腰鼓形”。
消除方法：
（1）调整工件与跟刀架卡爪的接触压力，使其松紧适当。
（2）选择耐磨性较好的材料制作跟刀架卡爪。
（3）选择合造的切削用量，减小吃刀抗力，以减小工件变形。
（4）车削时采用较高的切削速度，小的背吃刀量和进给量，改善切削系统，增加工艺系统刚性。
4.降低细长轴表面粗糙度的方法
在车床上降低细长轴表面粗糙度的工艺方法有单轮珩磨法和滚压法两种。
①单轮珩磨法
在车床对细长轴进行精车后，在工件表面粗糙度没有达到图纸要求的情况下，可采用单轮珩磨法对工件表面进行再加工。这样能使工件表面粗粗度至少降低3～4级。珩磨轮轴线与车床主轴轴线的夹角一般在28°～30°时效果较好。夹角大效率高，粗糙度大，夹角小效率低，粗糙度低。珩磨轮速度一般为(30～60)m/min，进给量为(0.5～2)mm/r，粗珩时选大值。珩磨轮对工件的压力为(150～200)N。对于刚性差的工件，应使用跟刀架。珩磨轮的粒度一般为100#～180#，如果表面粗糙度要求高，则珩磨轮的粒度就应细，一般为W40～W20。珩磨时用的润滑液应用加入5％～10％油酸的煤油或柴油，也可以用乳化液来进行珩磨过程的润滑。
②滚压法
对细长轴进行滚压加工，对降低工件表面粗糙度，提高工件表面硬度和耐磨性效果较好。但由于工件刚性差，必须使用跟刀架，并把跟刀架放在滚压工具的前面，避免拉伤工件表面。滚压次数一般不超过两次，滚压速度为(20～30)m/min，进给量为(0.1～0.2)mm/r。采用机油润滑，也可用乳化液润滑。
5.细长轴的校直
一般情况下，由于工件较长，弯曲在所难免。当弯曲量超过１mm时就应必须进行校直。细长轴校直的方法一般有热校直和冷校直两种。当工件精度要求较高或坯料直径较大时，应采用热校直。当
工件精度要求较低且坯料直径较小时，可采用冷校直。冷校直一般有反向锤击法、杠杆撬压法等。细长轴经冷校直后工件虽不易回弹或复弯，但仍存在内应力，车去表层后还会有弯回的可能。故对坯料直径较小而精度要求较高的工件，在经过冷校直后应该再进行退火处理以消除应力。
对细长轴的校直方法较多，加工时应根据工件精度要求、坯料直径大小等因素采取合理及有效的校直方法，以满足图纸要求。
6.结论
车床加工细长轴在机械加工中较为常见，由于其刚性差，加工时受切削力、切削热等因素的影响，变形较大，很难保证细长轴的加工质量要求。通过采用合适的装夹方式，采取合理的辅助支承和先进的加工方法，同时选择合理的刀具角度和切削用量，是能够保证细长轴的加工质量要求的。
细长轴车削时应注意的问题及方法 摘要：由于细长轴的特点和技术要求，在车削加工时，易产生振动、多棱、竹节、圆柱度差和弯曲等。要想顺利地把它车好，必须注意加工过程中有可能出现的问题。 关键词：细长轴、车削、变形、消除方法 细长轴是指被加工工件长度与直径的比值大于20以上的轴类零件。因为工件较长，所以刚性较差，在切削过程中容易产生振动，也会因切削热而在长度方向产生变形，由于走完一刀的时间较长，导致刀具的磨损量较大，也致使工件的形位公差精度和表面粗糙度较难达到图纸要求。 1.细长轴的加工特点 (1) 车削时产生的径向切削力会使工件弯曲，引起振动，影响加工精度和表面粗糙度。 (2) 工件的自重、变形和振动，会影响工件圆柱度和表面粗糙度。 (3) 工件高速旋转时，在离心力的作用下变形，加剧了工件的弯曲和振动。 (4) 产生的切削热会导致工件轴向伸长变形，使工件发生弯曲，影响加工质量。 2.车削细长轴应注意的问题 细长轴车削在机械加工中较为常见，由于其刚性差，加工难度较大。如果能够采用正确的切削方法，选择合适的刀具及切削用量，有效地装夹定位工件，就能够有效地降低切削温度、减少热变形，最终获得满意的加工效果。 2.1机床调整 车床主轴中心线与尾座中心线同轴，并与车床大导轨平行，允差应小于0.02mm。 2.2工件安装 采用两顶尖装夹或用卡盘与顶尖配合装夹，合理地使用中心架或跟刀架作为辅助支承，以增加工件的装夹刚度。用卡盘与顶尖配合装夹时，被夹持部分最好不超过10mm。 2.3刀具 采用主偏角Κr = 75°～90°的偏刀，选择正刃倾角（λS>0），能够减小径向力和振动，还可以使切屑流向待加工表面。保持切削刃口锋利，前角γ0控制在15°～30°之间，副后角α′0控制在4°～6°之间，刀尖圆角半径r<0.3mm。刀具安装应略高于车床主轴中心。 2.4辅助支承安装 车削细长轴时，一般都要安装中心架或跟刀架作为辅助支承，来增加工件的刚性，防止工件因振动或因离心力的作用被甩弯。 2.5工件热变形伸长 防止工件热变形伸长的方法：①使用弹性顶尖（俗称活动顶针）。当工件受热伸长时，使顶尖有向后退让的余量，防止工件产生弯曲变形。在切削过程中，应注意对顶尖的调整，以刚顶上工件为宜，不宜紧，并随时观察顶尖的松紧，进行调整。②切削时加注充分的切削液，以吸收产生的切削热，同时也使跟刀架爪与工件接触处有良好的润滑。 3.车削细长轴容易产生的缺陷及消除方法 在加工过程中，由于刚性差，在切削力和切削热的作用下，很容易产生诸如径向跳动、弯曲变形等问题及振动波纹、锥度、竹节形、腰鼓形等加工缺陷，严重影响零件的加工精度及表面粗糙度，因此，在加工前，对机床的调整、跟刀架、中心架的合理应用、刀具及切削用量的选择等都提出了较严
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 姓名：杨强 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
普通车床加工细长轴工艺制作和加工方法 一般工件长度与直径25：1时称为细长轴。干过车工的人都知道，细长轴是机床加工中最难加工的一种零部件。过去在机械加工行业当中有句俗话：“车工怕车杆，钳工怕挫眼”。“杆”就是指细长轴。“眼”，指的是孔。实际上这句话现在来讲也不过时。细长轴始终是困扰着机床加工中的一项技术难题。 下面根据我多年干车工的实际经验给大家讲一讲在普通车床上车削细长轴的工艺制作和加工方法： 一，下料：细长轴的下料尺寸和一般零部件的下料尺寸有一些区别，通常的零部件下料长度加长5-6mm，直径加大2-3mm即可。而细长轴就不同了，由于细长轴的刚性差，主轴旋转起来所产生的离心力比较大，工件在加工过程中，很容易脱落，造成机械事故和人伤亡事故。为了安全起见，卡盘爪加持的长度一般不少于20mm。下料尺寸一般为30长，直径最少加大5-6mm。 二，粗车：也就是除锈，主要是给调质打基础，除锈的方法一般的分三种：1），锉刀挫。2），砂布打。3），车刀车。一般的前两种不用。用车刀车一下见光
为止。注意，在编排工艺的时候一定要注明不准打中心孔。 三，调质，硬度可根据技术要求而定。 四，校直，1),在平板上用锤子敲打的方法。2），用压力机校直的方法。 五，时效，一般在空气中放置一段时即可。 六，车：一般的可分为粗车、半精车、精车三种。细长轴的装卡方法，可分为一夹一顶、两顶和一加一拉的方法。 今天我给大家讲的是一夹一顶的方法加工细长轴。首先平端面，打中心孔，最好是两头打中心孔，但不能同时把两头的中心孔打出来。 由于细长轴本身的刚性差，故在车削过程中过程中会常常出现以下问题： 1在切削过程中，工件受热会产生弯曲变形，甚至会使工件卡死在顶尖间而无法加工。 2工件受切削力作用产生弯曲，从而引起震动影 响工件的精度和表面粗糙度。 3由于工件的自重、变形、振动影响工件圆柱度和表面粗糙度。 4工件在高速旋转时，在离心力的作用下，加剧工件弯曲与振动。因此，切削速度不宜过高。
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。但随的减小，将会使刀具寿命降低，同时也不利于表面粗糙度的改善。故加工时，断
细长轴车削变形因素及解决方法探讨 周秀香 华亭煤业集团公司砚北煤矿 摘要：通过对细长轴类零件车削加工时产生弯曲变形的原因分析,阐述了保证细长轴加工质量的工艺方法、切削用量以及刀具几何角度的选择。 在机械加工过程中，有很多轴类零件的长径比L/d>25。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、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。 一、车削细长轴产生弯曲变形的因素分析 在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是：一夹一顶安装；另一种方式是：两顶尖安装。这里主要分析一夹一顶的装夹方式。如图1所示。 图1 一夹一顶装夹方式及受力分析 通过用普通车床实际加工分析，车削细长轴弯曲变形的原因有： 1、切削力导致变形 在车削过程中，产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PY及切向切削力PZ。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。
径向切削力PY的影响：径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的刚性较差，径向切削力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，见图1。 轴向切削力PX的影响：轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的，它对工件形成一个弯矩。对于一般的车削加工，轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大，可以忽略。但是由于细长轴的刚性较差，其稳定性也较差，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。如图2所示。 图2 轴向切削力的影响及受力分析 2、切削热产生的影响 车床加工工件时产生的切削热，会引起工件热变形伸长。由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，因此两者之间的距离也固定不变。这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。 由此可以看出，提高细长轴的加工精度问题，实质上就是控制工艺系统的受力及受热变形问题。 二、解决细长轴加工变形问题的措施 在细长轴加工过程中，为提高加工精度，应根据不同的生产条件，采取不同的措施，才能保证细长轴的加工精度。 1、选择合适的装夹方法 在普通车床上车削细长轴的两种传统装夹方式中，采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。但用这种方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动.因此只适宜于安
普通车床细长轴车削加工工艺 (总7页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
（ 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，这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性，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，横置的细长轴是很容易弯曲甚至失稳，提高细长轴的加工精度问题，就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。因此，采用反向进给车削，配合以最佳的刀具几何参数、切削用量、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。以提高细长轴的刚性，得到良好的几何精度和理想的表面粗糙度，保证加工要求。 2细长轴车削的工艺特点 细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点： ①细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。 ②细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。 ③由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。④车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚
度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形。造成机床、工件、刀具工艺系统的刚性不良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 3引起细长轴产生弯曲变形的原因 在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶)；另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。主要分析一夹一顶的装夹方式.其力学模型如图1所示。 图1 一夹一顶装夹方式及力学模型 切削力导致变形
车削细长轴 1．细长轴的加工特点 工件长度跟直径之比大于25倍（L/d>25）的轴类零件称为细长轴。加工时，需要重点解决中心架和跟刀架的使用、工件热变形伸长、合理选择车刀几何形状等3个关键技术。 2．细长轴的装夹方法 细长轴通常使用一顶一夹或者两顶尖装夹法，为了增强刚性，装夹时还可以采用中心架、跟刀架或者其他辅助支承。 （1）常用装夹方法。 ①中心架直接支承。 ②中心架间接支承。 ③一端用三爪自定心卡盘，一端用中心架。 ④使用三爪跟刀架。 装夹细长轴的注意事项。 ①当毛坯弯曲较大时，应使用四爪单动卡盘装夹，因为四爪单动卡盘可调整被夹工件的圆心位置。当工件毛坯加工余量充足时，可以“借正”弯曲过大的毛坯部分。 ②卡爪夹持毛坯不宜过长，一般为15～20 mm，并且加垫铜皮或用 1～5 mm 的钢丝绕一圈在夹头上充当垫块。 ③尾座端宜采用弹性回转顶尖。当因切削热导致工件伸长时，工件推动顶尖压缩碟形弹簧。 3.细长轴刀具的基本要求 车削细长轴时，由于工件刚性差，通常选用主偏角较大的车刀。车刀的几何形状对工件的弯曲变形和振动有明显影响。 4．典型细长轴车刀 （1）90°细长轴车刀。 （2）93°细长轴精车刀。 （3）75°细长轴粗车刀。 5．切削用量选择 补偿工件的热变形，避免其发生弯曲。车削如图所示细长轴
【加工分析】 由于工件为光轴，长径比L/D达到50，适合采用跟刀架支承车削。 【工艺准备】 （1）校直毛坯。 （2）检查并清洁三爪跟刀架。 （3）刃磨好粗车和精车时使用的外圆车刀。 【注意事项】 （1）为了防止细长轴产生锥度，车削前必须调整尾座中心，使之与车床主轴同轴。 （2）粗车时应认真选择第1次切削深度，必须保证将工件毛坯一次进刀车圆，以免影响跟刀架的正常工作。 （3）车削过程中，应随时注意支承爪与工件表面的接触状态及支承爪的磨损状况，并根据实际情况作出相应调整。 （4）加工中，如发现工件出现竹节、腰鼓等缺陷时，要及时处理。 （5）车削过程中，要始终确保充分浇注切削液。
细长轴类零件的车削加工 1. 中心架和跟刀架在细长轴零件 加工中的应用 车削细长轴工件，长度是直径10～12倍以上的长轴时，如车床光杠、丝杠等，由于这些轴本身的刚性差，加上切削力、切削热和震动等影响，车削时易产生弯曲、锥度、腰鼓度和竹节形等缺陷。此外，在车削过程中还会引起震动，影响工件表面粗糙度。为了防止这种现象产生，我们可以应用一种叫做中心架的特殊支承夹具。中心架和跟刀架是车床附件之一，用卡盘顶针与中心架，或前后顶针与跟刀架装夹，可提高切削加工系统的刚性。 使用这些附加的装卡工具，可以增加工件的装卡刚度，减少震动，保证加工质量，避免零件产生鼓面，提高工件表面形状精度和表面粗糙度，并允许采用大切削用量加工，提高劳动生产率。下面分别就中心架与跟刀架在细长轴零件中的应用加以说明。 一、中心架在细长轴零件加工中的应用 1．中心架的结构 中心架的结构组成如图5-1所示。 中心架一般固定在床面一定位置上，如图5-1(b)所示。它的主体座l通过压板4和螺母5紧固在床面上。盖子3与主体1用销作活落连接，盖子3可以打开或盖住，并用螺钉2固定。三个爪的向心或离心位置，可以用螺钉6调节，以适应不同直径大小的工件，并用螺钉9紧固爪7和8，使爪在需要位置上固定不动。 2．中心架的使用 (1)中心架的使用调整方法 工件装上中心架之前，先在毛坯中间处车一条安装中心架卡爪的沟槽，槽的直径等于工件的直径，其宽度略比爪宽大些。接着把中心架安装在床面适当位置上并加以固定，打开盖子3，把工件安装在两顶针中间(床尾要先调整好)，用划针盘或百分表检查槽是否跳动，然后将盖子3盖好，并调整中心架3个爪，使他们与工件沟槽轻轻接触。这时慢慢转动工件，看是否能转得动。在爪与工件之间最好垫一层铜皮或平皮带，并加些润滑油，或者3个爪用夹布胶木制造，这样可防止擦伤工件表面。在车削大型工件或工件转速较高时，就必须采用带滚动轴承的中心架，如图5-2所示。 (2)车削步骤 车削时，先车一端，一直车到沟槽为止。然后把工件调个头，用同样方法安装和调整工件，
如何车削细长轴 【内容提要】工件的长度L与直径d之比（即长径比）大于25（L/d?25）的轴类零件称为细 长轴。由于细长轴本身刚性差（L/d值越大，刚性越差），因此在车削过程中会出现工件受 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 以及在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，使车削难以进行本文从加工工艺方面入手，讲述了细长轴车削的三个关键基本技术方法。 【关键词】细长轴车削关键技术 一、工件的装夹 1.使用中心架支撑车削细长轴 使用中心架支撑车削细长轴，关键是使中心架与工件接触的三个支撑爪所决定圆的圆心与车 床的回转中心重合。车削时，一般是用两顶尖装夹或一夹一顶方式安装工件，中心架安装在 工件的中间部位并固定在床身上。 2. 跟刀架的选用 跟刀架一般固定在床鞍上跟随车刀移动，承受作用在工件上的切削力。细长轴刚性差，车削 比较困难，如采用跟刀架来支撑，可以增加刚性，防止工件弯曲变形，从而保证细长轴的车 削质量。从跟刀架用以承受工件上的切削力F的角度来看，只需两支支撑爪就可以了。切削 力F可以分解F1与F2两个分力，它们分别使工件贴紧在支撑爪上。但是工件除了受F力之外，还受重力Q的作用，会使工件产生弯曲变形。因此车削时，若用两爪跟刀架支撑工件， 则工件往往会受重力作用而瞬时离开支撑爪，瞬时接触支撑爪，而产生振动；若选用三爪跟 刀架支撑工件，工件支撑在支撑爪和刀尖之间，便上下、左右均不能移动，这样车削就稳定，不易产生振动。所以选用三爪跟刀架支撑车削细长轴是一项很重要的工艺措施。 二、减少工件的热变形伸长 车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，这就叫“热变形”。车削细 长轴时，为了减少热变形的影响，主要采取以下措施： 1. 细长轴应采用一夹一顶的装夹方式 卡爪夹持部分不宜过长，一般在15mm左右，最好用钢丝圈垫在卡盘爪的凹槽中，这样以点接触，使工件在卡盘内能自由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩。这样，在切削过程中 发生热变性伸长，也不会因卡盘夹死而产生内应力。 2．使用弹性回转顶尖来补偿工件热变形伸长 弹性回转顶尖由前端圆柱滚子轴承和后端的滚针轴承承受径向力，有推力球轴承承受轴向推力。在圆柱滚子轴承和推力球轴承之间，放置两片碟形弹簧。当工件变形伸长时，工件推动 顶尖，使碟形弹簧压缩变形（即顶尖能自动后退）。经长期生产实践证明，车削细长轴时使 用弹性回转顶尖，可以有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易产生弯曲，使车削可以顺利 进行。 3. 采取反向进给方法 车削时，通常纵向进给运动的方向是床鞍带动车刀由床尾向床头方向运动，即所谓正向进给。反向进给则是床鞍带动车刀由床头箱向床尾方向运动。正向进给时，工件所受轴向切削分力，使工件受压（与工件变形方向相反），容易产生弯曲变形。而反向进给时，作用在工件上的 轴向切削分力，使工件受拉力（与工件变形方向相同），同时，由于细长轴左端通过钢丝圈
普通车床细长轴车削加工工艺（ 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，这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性，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，横置的细长轴是很容易弯曲甚至失稳，提高细长轴的加工精度问题，就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。因此，采用反向进给车削，配合以最佳的刀具几何参数、切削用量、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。以提高细长轴的刚性，得到良好的几何精度和理想的表面粗糙度，保证加工要求。 2细长轴车削的工艺特点 细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点： ①细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。 ②细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。 ③由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。 ④车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移动
后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形。造成机床、工件、刀具工艺系统的刚性不良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 3引起细长轴产生弯曲变形的原因 在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶)；另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。主要分析一夹一顶的装夹方式.其力学模型如图1所示。 图1 一夹一顶装夹方式及力学模型 3.1切削力导致变形 切削力导致变形切削力导致变形切削力导致变形在车削过程中，产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PZ。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。 3.1.1径向切削力 径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，见图1。 3.1轴向切削力PX的影响 轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的，它对工件形成一个弯矩。对于一般的车削加工，轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大，可以忽略。但是
细长轴车削加工工艺
细长轴车削加工工艺 作者：焦文凯 专业：车工 年级： 08数控 1
摘要 针对影响加工细长轴零件精度不高等因素，分析了如何提细长轴零件的加工精度，给出解决问题的具体方法 关键词: 细长轴变形装夹精度 一.细长轴车削的工艺特点： ①细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。 ②细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。 ③由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。 ④车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形。造成机床、工件、刀具工艺系统的刚 1
性不良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。 二. 引起细长轴产生弯曲变形的原因 在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承；另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑。主要分析一夹一顶的装夹方式。 1. 切削力导致变形 在车削过程中，产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PZ。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。 径向切削力PZ的影响 径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响。 轴向切削力PX的影响 1
细长轴车削方法 机械系袁凤艳 摘要本文对加工细长轴时的受力和变形进行了分析,讨论了影响细长轴加工精度的因素,并从装夹方式、刀具角度、切削用量,以及新加工方法等方面阐述了提高细长轴加工精度的措施，得出切削细长轴减少其弯曲变形,保证轴的加工精度的基本方法 关键词细长轴锥形车削方法刀具选择 （一）前言 细长轴的直径和长度之比(L/D)一般都大于20，车削时机床—工件—刀具工艺系统的刚性较差，工件极易弯曲且产生振动，特别是加工锥形部分刚度更差。另外，由于细长轴热扩散性差，切削过程中切削热使工件产生的线膨胀，也会使工件容易产生腰鼓形、麻花形、竹节形等缺陷，不易获得满意的表面粗糙度及几何精度。因此车削细长轴，尤其上锥形细长轴时，关键是要提高工艺系统的刚度，这对刀具、机床、辅助工具和工艺方法均有较高要求。 （二）车削细长轴常见的工件缺陷 细长轴的定义：当工件长度跟直径直比大于20～25倍（L/d>20～25）时，称为细长轴。 常见的工件缺陷产生原因及削除方法： 1.弯曲 1）坯料自重和本身弯曲。应经校直和热外省处理。 2）工件装夹不良，尾座顶尖与工件中心孔顶得过紧。 3）刀具几何参数和切削用量选择不当，造成切削力过大。可减小切削深度，增加进给次数。 4）切削时产生热变形。应采用冷却润滑液。 5）刀尖与支承块间距离过大。应不超过2mm为宜。 2.竹节形 1）在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的径向尺寸不一致，引起工作全长上出现与支承块宽度一致的击期性直径变化。当削中出现轻度竹节形时，可调节上侧支承块的压紧力，也可调节中拖板手柄，改变切削浓度或减少车床大拖板和中拖板间的间隙。 2）跟刀架外侧支承块调整过紧，易在工件中段出现周期性直径变化，应调整压紧，使支承块与工件保持良好接触。 3.多边形 1）跟刀架支承块与工件表面接触不良，留有间隙，使工件中心偏离旋转中心。应合理选用跟刀架结构，正确修磨支承块弧面，使其与工件良好接触。 2）因装夹、发热等各种因素造成的工件偏摆，导致切削深度变化。可利用托架、并改善托架与工件的接触状态。 4.锥度 1）尾座顶尖与主轴中心线对床身导轨的不平行。
普通车床细长轴车削加 工工艺 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
普通车床细长轴车削加工工艺（ 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，这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性，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，横置的细长轴是很容易弯曲甚至失稳，提高细长轴的加工精度问题，就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。因此，采用反向进给车削，配合以最佳的刀具几何参数、切削用量、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。以提高细长轴的刚性，得到良好的几何精度和理想的表面粗糙度，保证加工要求。 2细长轴车削的工艺特点 细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点：①细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。 ②细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。 ③由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。④车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟
细长轴车削变形因素及解决方法探讨 董生林 四川红光汽车机电有限公司 通过对细长轴类零件车削加工时产生弯曲变形的原因分析,阐述 了保证细长轴加工质量的工艺方法、切削用量以及刀具几何角度的选择。 在机械加工过程中，有很多轴类零件的长径比L/d>25。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、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。 一、车削细长轴产生弯曲变形的因素分析 在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是：一夹一顶安装；另一种方式是：两顶尖安装。这里主要分析一夹一顶的装夹方式。如图1所示。 图1 一夹一顶装夹方式及受力分析 通过用普通车床实际加工分析，车削细长轴弯曲变形的原因有： 1、切削力导致变形 在车削过程中，产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PY及切向切削力PZ。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。
径向切削力PY的影响：径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的刚性较差，径向切削力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，见图1。 轴向切削力PX的影响：轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的，它对工件形成一个弯矩。对于一般的车削加工，轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大，可以忽略。但是由于细长轴的刚性较差，其稳定性也较差，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。如图2所示。 图2 轴向切削力的影响及受力分析 2、切削热产生的影响 车床加工工件时产生的切削热，会引起工件热变形伸长。由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，因此两者之间的距离也固定不变。这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。 由此可以看出，提高细长轴的加工精度问题，实质上就是控制工艺系统的受力及受热变形问题。 二、解决细长轴加工变形问题的措施 在细长轴加工过程中，为提高加工精度，应根据不同的生产条件，采取不同的措施，才能保证细长轴的加工精度。 1、选择合适的装夹方法 在普通车床上车削细长轴的两种传统装夹方式中，采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。但用这种方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动.因此只适宜于安
车削细长轴 1、细长轴的加工特点 通常认为在机械中做旋转运动的、长度大于直径的圆柱零件，叫做轴； 而长度为直径20倍以上的轴，叫做细长轴。 车削细长轴和一般轴类相比，又有其特点，例如加工35x4095或10x1300毫米细长轴时，它们毛坯的直径与长度之比达1:100、1:150左右，工件的刚性很差，给切削加工带来困难，不易获得良好的表面光洁度及几何精度。以下简单介绍几种加工细长轴的方法，如果使用得当，可以获得比较满意的加工结果。 2、工件装夹方法的改进 2.1、在卡盘的每只卡爪下面横向垫入4x20毫米的钢丝，夹入长度为15~2毫米，使工件与卡爪之间的夹持转变为线接触，避免工件被卡爪夹死，如图1. 图1 细长轴工件的装夹 2.2、在尾座上改用弹性顶针，以使在工件受到切削热而膨胀伸长时，顶针能轴向压缩，避免工件弯曲变形。 3、跟刀架结构的改进 3.1普通车床跟刀架的两个支撑块，与工件的接触面小，刚性差，不能满足高速切削细长轴的要求，如改用图2所示结构的跟刀架，就可获得比较好的效果。 图2 车削细长轴的跟刀架 这种跟刀架配备三只支撑块，用角耐磨的QT60-2球墨铸铁制成。支撑
块的圆弧R，应经粗车后与工件外圆研磨，宽度B大于工件直径，一般取B=（1.2~1.5）D。车削时，工件外圆被夹持在刀具和三个滑配合的支撑块之间，组成两对径向压力，限制工件上下，左右移动，只能绕轴线旋转，故而能有效底减少切削振动和工件的变形。 3.2、除了装置跟刀架外，还可根据工件长度，在工件下面垫放不等距的木块（在切削中随放随取，保证托板正常进给），如图3所示，木块直接放在床身上，其厚度以能轻微拖牢工件为宜，木块制成半圆弧凹坑，运转时加机油润滑。这种垫块还具有消振作用。另外对直径较小的细长轴，还可采用托架支承如图4所示。 图3 车削细长轴的垫块 图4 车削细长轴的托架 4、细长轴的车削方法及车刀 4.1细长轴的车削方法 车削细长轴，在上述夹紧方式下，应采用反向进给车削，以使工件受轴向力后，能向弹性顶尖处伸缩图5，减小车削变形。 4.2细长轴车刀 4.2.1粗车刀及其特点
细长轴的车削加工探讨 【摘要】文章对细长轴加工难度大的主要原因以及加工过程中主要变形进行了分析，并针对学生在实习操作中车削细长轴的情况，提出了改善细长轴车削加工质量的见解。 【关键词】细长轴；车削；变形；加工质量 细长轴即工件的长度与直径之比大于25的轴类零件。俗话说“车工怕车杆”，这句话充分反映出车削细长轴的难度。其实车削细长轴是有一定的规律性的，只要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长等，问题就迎刃而解了。 一、细长轴加工难度大的主要原因 1、刚性差。由于细长轴在加工过程中受到切削力、夹紧力、重力和惯性等外力的作用，更易产生变形，破坏了刀具和零件之间的正确位置关系，使细长轴的加工精度降低。 2、长度大。细长轴的长度越大，一次走刀时间越长，刀具的磨损越大，对零件的几何形状精度影响也越大。 3、散热性能差。细长轴在切削作用下，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。 4、加工时易产生振动。细长轴加工时本身就容易产生变形和振动，加上采用中心架、跟刀架辅助工夹具操作技能要求高，致使工件、夹具、刀具等方面的协调困难，增加了许多振动因素。 二、细长轴加工过程中产生的主要变形 1、切削力导致变形。切削力可分解为三个互相垂直的分力：轴向切削力Px、径向切削力Py及切向切削力Pz，它们将使轴产生水平和纵向方向的弯曲。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。 1）径向切削力PY（见图1）：径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形。 2）轴向切削力PX（如图2所示）：平行作用在细长轴轴线方向上，它对工件形成一个弯矩。对于一般的车削加工来说，这个力对工件弯曲变形的影响可以忽略。但当细长轴的一头被夹持在卡盘中间，另一头施以切削力时，就像在一根杆子上施加一个偏置压力，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。
长径比大于80的细长轴类零件的切削加工工艺 默认分类 2007-10-02 18:30 阅读22 评论0 字号：大中小 对于长度与直径之比(长径比)大于80的细长轴，在切削过程中由于其刚性差而极易产生弯曲和振动，难以获得良好的加工精度和表面粗糙度。且热扩散差，线膨胀大，当工件两端顶紧时受热变形影响易产生弯曲，因此，长径比大于80的细长轴是轴类零件中较难加工的零件。在实际生产中，可通过采用三支承跟刀架、弹簧顶尖、改进刀具的几何角度或采用宽刃精车刀、选择热硬性好及高耐磨的刀具材料、增设合理的辅助工具等方法达到满意的加工效果。 1、细长轴加工前的准备工作 加工前应先调整机床，校直工件。 机床调整 主轴中心和尾座顶尖中心连线与导轨全长平行;主轴中心与尾座顶尖中心的同轴度公差小于0.02;大、中、小拖板的间隙合适(过松会扎刀)。 棒料校直 采用热校直法校直棒料，不宜冷校直，忌锤击。装夹时，防止预加应力产生变形，夹持方法有两种:一是在一端车出8～10mm的卡脚档;二是在卡盘爪与工件间垫入直径为f3～f5mm的钢丝(绕工件放置)或钢柱(顺工件放置)，使工件与卡盘为线接触。 2、切削方法 采用三支承爪的跟刀架及弹簧顶尖，切削方法有以下两种。 高速切削法 常采用75°粗车刀、93°半精车和精车刀。75°粗车刀材料为YT15,YW2，刀片代号A127；93°精车刀材料为YT30、YW1，刀片代号A127。粗车切削用量：n=290～450r/min，f=0.4～0.6mm/r，ap=3～4m m；半精车切削用量:n=380～600r/min，f=0.2～0.4mm/r，ap=1.5～2.5mm；精车切削用量：n=450～6 00r/min，f=0.15～0.3mm/r，ap=0.5～1.5mm。 因增加了一个支承爪，在车刀切入工件后，应按上、下、外顺序调整支承爪。 反向低速大进刀精车法 采用弹簧伸缩顶尖，反向切削。精车、半精车仍用高速切削法，精车用低速大走刀。采用的刀具与高速切削法相同。粗车切削用量n=230～450r/min，f=0.5～0.8mm/r,ap=3～8mm；半精车切削用量n=29 0～6OOr/min，f=0.3～0.6mm/r，ap=1.5～3.5mm;精车切削用量n=12～24r/min，f=10～20mm/r,ap=0. 02～0.05mm。f、ap、V选取最大值的顺序依次为ap、f、V。 操作方法:靠卡盘处车出跟刀架支承档，修磨好支承爪后，在轴尾端倒角45°，以防止车削结束时刀具崩刃。支承爪的调整顺序依次是下侧、上侧、外侧。接刀应准确，在轴径接刀处要有1:10左右的锥度。逐步增加刀刃的切削力，以避免突然增加造成让刀或扎刀，产生径向误差而引起振动，或出现多边形及竹节形。 为防止工件振动，跟刀架支承爪的轴向长度选40～50mm，径向宽度为10～15mm。为便于散热和排屑，在支承爪的轴向和径向上各钻一个T形通孔，支承爪材料宜用QT60-2球墨铸铁。
细长轴车削变形因素与解决方法探讨 通过对细长轴类零件车削加工时产生弯曲变形的原因分析,阐述了保证细长轴加工质量的工艺方法、切削用量以及刀具几何角度的选择。 在机械加工过程中，有很多轴类零件的长径比L/d>25。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、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。 一、车削细长轴产生弯曲变形的因素分析 在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是：一夹一顶安装；另一种方式是：两顶尖安装。这里主要分析一夹一顶的装夹方式。如图1所示。 图1 一夹一顶装夹方式及受力分析 通过用普通车床实际加工分析，车削细长轴弯曲变形的原因有： 1、切削力导致变形 在车削过程中，产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PY及切向切削力PZ。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。
径向切削力PY的影响：径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的刚性较差，径向切削力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，见图1。 轴向切削力PX的影响：轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的，它对工件形成一个弯矩。对于一般的车削加工，轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大，可以忽略。但是由于细长轴的刚性较差，其稳定性也较差，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。如图2所示。 图2 轴向切削力的影响及受力分析 2、切削热产生的影响 车床加工工件时产生的切削热，会引起工件热变形伸长。由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，因此两者之间的距离也固定不变。这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。 由此可以看出，提高细长轴的加工精度问题，实质上就是控制工艺系统的受力及受热变形问题。 二、解决细长轴加工变形问题的措施 在细长轴加工过程中，为提高加工精度，应根据不同的生产条件，采取不同的措施，才能保证细长轴的加工精度。 1、选择合适的装夹方法 在普通车床上车削细长轴的两种传统装夹方式中，采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。但用这种方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动.因此只适宜于安
一、细长轴的定义： 当工件长度跟直径直比大于20～25倍（L/d>20～25）时，称为细长轴。 二、由于细长轴本身刚性差（L/d值愈大，刚性愈差），在车削过程中会出现以下问题： 1、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。 2、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。 因此，车细长轴是一种难度较大的加工工艺。虽然车细长轴的难度较大，但它也有一定的规律性，主要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择车刀几何形状等三个关键技术，问题就迎刃而解了。 三、使用中心架支承车细长轴 在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。一般车削细长轴使用中心架的方 法有： 1、中心架直接支承在工件中间当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间， 这样支承，L/d值减少了一半，细长轴车削时的刚性可增加好几倍。在工件装上中 心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，表面粗糙度及圆柱 度误差要小，否则会影响工件的精度。车削时，中心架的支承爪与工件接触处应经 常加润滑油。为了使支承爪与工件保持良好的接触，也可以在中心架支承爪与工件 之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。 2、用过渡套筒支承车细长轴用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难 的。为了解决这个问题，可加用过渡套筒的处表面接触，见图（9?2）。过渡套筒 的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与主 轴旋转轴线相重合，即可车削。 四、使用跟刀架支承车细长轴 跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，跟刀架可以跟随车刀移动，抵消径向切 削时可以增加工件的刚度，减少变形。从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。 从跟刀架的设计原理来看，只需两只支承爪就可以了（图9--4），因车刀给工件的 切削抗力F`r，使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。但是实际使用时，工件本身有一个向下重力，以及工件不可避免的弯曲，因此，当车削时，工件往往因离心力瞬时离开支承爪、接触支承爪而产生振动。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由车刀抵住，使工件上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。因此车细找轴时一个非常关键的问题是要应用三个爪跟刀架。 五、减少工件的热变形伸长 车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，这就叫“热变形”。 在车削一般轴类时可不考虑热变形伸长问题，但是车削细长轴时，因为工件长，总 伸长量长，所以一定要考虑到热变形的影响。工件热变形伸长量可按下式计算。 △L=aL△t 式中a?材料线膨胀系数，1/℃； L?工件的总长，mm； △t?工件升高的温度，℃。 常用材料的线膨胀系数，可查阅有关附录表。 例车削直径为25mm，长度为1200mm的细长轴，材料为45钢，车削时因受 切削热的影响，使工件由原来的21℃上升到61℃，求这根细长轴的热变形伸长量。 解已知L=1200mm;△t=61℃－21℃=40℃;查表知，45钢的线膨胀系数a=11.59×10-6 1/℃