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    常見問題
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    解決細長軸加工變形問題的措施
    [2017-07-10]

    在細長軸加工過程中,為提高加工精度,應根據不同的生產條件,采取不同的措施,才能保證細長軸的加工精度。

    1、選擇合適的裝夾方法

    在普通車床上車削細長軸的兩種傳統裝夾方式中,采用雙頂尖裝夾,工件定位準確,容易保證同軸度。但用這種方法裝夾細長軸,其剛性較差,細長軸彎曲變形較大,而且容易產生振動.因此只適宜于安裝長徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高的工件。但是在我們單位加工細長軸通常采用一夾一頂的裝夾方式,如果頂尖頂得太緊,可能將細長軸頂彎外,或者阻礙車削時細長軸的受熱伸長,導致細長軸受到軸向擠壓而產生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸,裝夾后會產生過定位,也能導致細長軸產生彎曲變形.所以采用一夾一頂裝夾方式時,頂尖必須采用彈性活頂尖,使細長軸受熱后可以自由伸長,減少其受熱彎曲變形;還可以在卡爪與細長軸之間墊入一個開口鋼絲圈,以減少卡爪與細長軸的軸向接觸長度,消除安裝時的過定位,減少彎曲變形,以保證細長軸的加工精度。

    2、直接減少細長軸受力變形

    (1)采用傳統的跟刀架和中心架,相當于在細長軸上增加了一個支撐,增加了細長軸的剛度,可有效地減少徑向切削力對細長軸的影響。

    (2)采用軸向夾拉法車削細長軸,軸向夾拉車削是指在車削細長軸過程中,細長軸的一端由卡盤夾緊,另一端由專門設計的夾拉頭夾緊,夾拉頭給細長軸施加軸向拉力。

    在車削過程中,細長軸始終受到軸向拉力,解決了軸向切削力把細長軸壓彎的問題。同時在軸向拉力的作用下,會使細長軸由于徑向切削力引起的彎曲變形程度減??;補償了因切削熱而產生的軸向伸長量,提高了細長軸的剛性和加工精度。

    (3)采用反向切削法車削細長軸:反向切削法是指在細長軸的車削過程中,車刀由主軸卡盤向尾架方向進給。

    這樣在加工過程中產生的軸向切削力使細長軸受拉,消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時,采用彈性的尾架頂尖,可以有效地補償刀具至尾架一段的工件的受壓變形和熱伸長量,避免工件的壓彎變形。

    (4)采用雙刀車削細長軸改裝車床中滑板,增加后刀架,采用前后兩把車刀同時進行車削。兩把車刀,徑向相對,前車刀正裝,后車刀反裝。兩把車刀車削時產生的徑向切削力相互抵消。工件受力變形和振動小,加工精度高,適用于批量生產。

    (5)采用磁力切削法車削細長軸:我們采用的磁力切削法的原理與反向切削法原理基本相同。在車削過程中,細長軸由于受到磁力拉伸的作用,可以減少細長軸加工時的彎曲變形,提高細長軸加工精度。

    3、合理地控制切削用量

    切削用量選擇的是否合理,對切削過程中產生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的。因此對車削細長軸時引起的變形也不同。

    (1)切削深度(t):切削深度是指在工藝系統剛度確定的前提下,隨著切削深度的增大,車削時產生的切削力、切削熱隨之增大,引起細長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細長軸時,應盡量減少切削深度。

    (2)進給量(f):車床車削時進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,因此細長軸的受力變形系數有所下降.如果從提高切削效率的角度來看,增大進給量比增大切削深度有利。

    (3)切削速度(v):提高切削速度有利于降低切削力。這是因為,隨著切削速度的增大,切削溫度提高,刀具與工件之間的摩擦力減小,細長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使細長軸在離心力作用下出現彎曲,破壞切削過程的平穩性,所以切削速度應嚴格控制。對長徑比較大的工件,切削速度要適當降低。

    4、選擇合理的刀具角度

    為了減小車削細長軸產生的彎曲變形,要求車削時產生的切削力越小越好,而在刀具的幾何角度中,前角、主偏角和刃傾角對切削力的影響最大。

    (1)前角(γ): 車刀的前角大小直接著影響著切削力、切削溫度和切削功率.增大前角,可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小,切削力明顯減小。增大前角可以降低切削力,所以在細長軸車削中,在保證車刀有足夠強度前提下,盡量使刀具的前角增大,前角一般取γ=13°~17°。

    (2)主偏角(kr):車刀主偏角的大小影響著3個切削分力的大小和比例關系。隨著主偏角的增大,徑向切削力明顯減小,切向切削力在60°~90°時卻有所增大。在60°~75°范圍內,3個切削分力的比例關系比較合理。在車削細長軸時,一般采用大于60°的主偏角。

    (3)刃傾角(λs);車刀的傾角影響著車削過程中切屑的流向、刀尖的強度及3個切削分力的比例關系。隨著刃傾角的增大,徑向切削力明顯減小,但軸向切削力和切向切削力卻有所增大。刃傾角在-10°~+10°范圍內,3個切削分力的比例關系比較合理。在車削細長軸時,常采用正刃傾角0°~+10°,以使切屑流向待加工表面。

    以上是我在加工細長軸的過程中,針對所出現的問題采取的一些措施,以及分析了這些措施的可行性。在日常的加工過程中通過采用合適的裝夾方式和先進的加工方法,選擇合理的刀具角度和切削用量等措施,保證細長軸剛性,盡可能減少車削時產生的受力、受熱變形較大的問題,是解決細長軸變形問題的關鍵。

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