对细长轴车削的教学探索

对细长轴车削的教学探索
摘要：细长轴类零件加工较难，主要采取以下该进措施：（１）改善工件弯曲变形及振动状况；（2）提高车刀刃磨技术；（3）调整切削用量。

关键词：加工工艺；切削用量；主偏角；前角
车削加工过程中，细长轴类零件的加工比较困难，主要原因是工件细长，刚性较差;加工中不采取措施，就容易产生弯曲、振动而导致工件质量差甚至达不到要求。

在学校钳工实训当中，鸭嘴锤的手柄短细，加工出来的手柄质量很差。

经过具体研究，我们总结出以下几方面存在的问题并进行了改进，使得手柄加工得以顺利完成。

一、加工工艺及存在的主要问题
毛坯材质为45号钢，直径为12mm，长度205mm左右，弯曲度较大。

采用一夹一顶的方式装夹，先车平面，车出卡一端的圆柱面，调头车平面，打中心孔，卡上后用顶尖顶上，进行粗精加工。

加工中主要出现以下几个方面的问题：工件加工过程中产生变形、振动使加工质量受到严重影响；加工过程当中，排屑不畅，堆积在刀尖附近，划伤已加工表面；切屑呈深蓝色，刀尖损坏，造成工件废品。

二、主要改进措施
1.改善工件弯曲变形及振动状况
（1）校直。

毛坯弯曲度大，切削用量不均，容易发生振动，经过简单校直后，使切削后的表面残余应力保持均匀，避免工件在使用中产生较大变形。

由于条件所限，我们采用冷校直，效果非常明显，
废品率明显降低。

（2）跟刀架。

采用三支承跟刀架，用三个支承和车刀抵住工件，使其在车削时上下前后都不能径向跳动。

切削中跟刀架三支承爪与车刀组成两对径向压力，平衡切削时产生的径向力。

工件只能绕轴线旋转，能平稳地切削加工。

加工过程中，要求架爪与工件表面要接触良好。

其压力大小控制好，不得过紧或过松，加工中进行注油润滑。

该措施使工件刚性大大增强，有效防止弯曲变形，保证加工质量。

（3）活顶尖。

顶尖与工件接触压力的大小要控制，压力太大会使工件弯曲变形，压力太小容易引起开始吃刀的振动。

另外，加工过程中，因为工件受热伸长，受到轴向挤压而引起弯曲变形。

因此，要注意随着工件温度的升高，适当将尾座顶尖稍微后撤，使其松紧适度。

（4）反向走刀。

走刀过去是采用从尾座向卡盘端进行车削，调整为采用反向走刀。

正向走刀时，细长轴处于受压状态，很难保持原来的直线状态，会发生侧弯变形，进一步降低加工质量；反向走刀时，轴内部产生较大的拉应力，不会径向变形，振动明显减少，加工质量和精度明显提高。

2．提高车刀刃磨技术
（1）主偏角。

为了减少细长轴的弯曲，在实际切削中径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向力的主要因素。

因此在不影响刀具的情况下，应尽量增大车刀主偏角，实践中选用90°角。

（2）前角。

前角直接影响切削力、切削温度和切削功率。

增大前角，可以使被切削金属层的塑性变形程度减小，切削力明显减小。

但增大前角，会使楔角减小、切削刃与刀头强度降低，容易造成崩刃。

还会使刀头的散热面积和容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具的磨损，刀具耐用度下降。

据此粗车刀前角取15°角，精车刀前角取30°角。

另外，要注意降低前刀面的粗糙度值，保持刀具锐利，以减少车刀与工件的摩擦。

（3）刃倾角。

在实际切削中，为了使切屑流向待加工面以防损坏已加工面，影响加工质量，取正的刃倾角3°左右。

（4）断屑槽。

在加工中取较大前角，但是较大前角不利于断屑，容易导致切屑连续不断，形成缠绕。

为使切屑能顺利弯曲折断，在车刀前面磨出断屑槽，使切屑流入断屑槽时再卷曲变形，进一步硬化和脆化。

选择外斜式宽度为4-5mm的断屑槽，切削屑流出方向稳定，排屑流畅，断屑良好。

3．调整切削用量
（1）切削深度。

在工艺系统刚度确定的前提下，随着切削深度的增大，车削时产生的切削力、切削热随之增大，使细长轴的受力、受热变形也增大。

由于硬皮层的存在，粗加工的背吃刀量按照大于硬皮层的厚度以保护刀尖原则，选择1mm；精加工阶段，为保证加工质量切削余量保持在0．2mm。

（2）进给量及进给方案。

进给量增大会使切削厚度增加、切削力增大，但同时自激振幅降低、切削效率提高。

经过几次试验之后，
维持粗加工进给量在0．2mm/r，精加工在0．1mm/r。

另外为有利于切屑的断裂，也考虑到对加工效率要求不高。

在粗加工过程中，保持进给量按“f→0→f→0……”的顺序依次切换（f为切削时刀具的进给量，0表示进给量为零），断屑效果直接有效。

（3）切削速度。

粗加工时，背吃刀量和进给量都较大，切削速度受刀具耐用度和机床功率的限制，一般较低。

精加工时，背吃刀量和进给量都较小，切削速度主要受加工质量和刀具耐用度的限制，一般较高。

考虑到自激振动的影响，以及精加工时避开积屑瘤产生的速度范围，粗车时切削速度调整到20m/min，精车时，切削速度60～100m/min。

4．在润滑冷却方面，加注充分的切削液
除了能够减少工件的温升而引起热变形，又保证了刀具的耐用度，以减小刀具磨损给工件带来的形状误差，切削液还能够有效防止跟刀架支承爪划伤工件。