细长轴加工工艺改进研究

细长轴加工工艺改进研究

摘要：分析细长轴加工的精度、刀具材料及结构、加工工艺、工件装夹方式、切削热等因数对细长轴加工精度的影响。通过整修选择刀具材料和制定合理的工艺路线，采用硬三爪、中心架、弹簧顶尖的合理安装，提高细长轴的加工精度。

细长轴是轴类零件中最难加工的一类零件，这类零件大部分工序在车床上进行加工，在机械加工过程中，细长轴类零件的长径比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。

1.车削引起细长轴弯曲变形的原因

1.1.切削力的原因

在细长轴的切削过程中，车削力对其的影响是很大的。切削力可分为轴向车削力和径向切削力。这两种车削力的影响产生的弯曲变形的程度也是不一样的。主要有以下两点：第一点，对径向切削力的影响：径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，但是由于细长轴的刚性较差以及硬度不够的原因，径向力会作用到细长轴上，使细长轴弯曲，使其在水平面内发生弯曲变形。第二点，对轴向切削力的影响：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。由于细长轴的加工不同于一般的车削加工，它对车削力的要求极高，一旦超出规定的数值，会导致细长轴弯曲，而发生纵向变形、。

1.2.切削热的原因

车削热的产生对工件的影响是：它在车削的加工过程中，由于车削产生的车削热会对影响工件的加工效果，因而会导致其热伸长。在车削的过程中，一些辅助工具的位置是固定不变的，例如，卡盘的位置是固定的，而尾架顶尖也是被固定住的，由于这两者的位置是固定不变的，它们之间的距离也成为固定的距离。而细长轴在加工过程中，由于受热导致轴向伸长量的变动，会使其出现渐渐伸长的状况，这样的话很容易导致细长轴受到轴向挤压，出现弯曲变形的状况。根据以上的分析，可以得出这样的结论，我们可以把提高细长轴加工精度的问题等同于控制工艺系统的受力及受热变形的问题。

2.提高细长轴加工精度的措施

在细长轴加工过程中，要根据不同的生产条件，采取不同的措施，以提高细长轴的加工精度。

2.1.细长轴加工前的准备工作

加工前应先调整机床，使机床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0.02mm，大、中、小拖板的间隙合适。然后校直工件，采用热校直法校直棒料，不宜冷校直，忌锤击。对工件进行适当的处理，可以减小应力对变形的影响。

2.2.选择合适的装夹方法

2.2.1.装夹时，为防止预加应力产生变形，常采取以下方法：一是在一端车出12～20mm的缩颈部分，增加柔性，消除由于坯料本身的弯曲而在卡盘强制夹持下轴心歪斜的影响。二是在卡盘爪与工件间垫入直径为φ 3～φ5mm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，这样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。

2.2.2.采用一夹一顶装夹方式时，顶尖应采用弹性活顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，减少受热弯曲变形，同时可在卡爪与细长轴之间垫入1个开口钢丝圈，以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度，消除安装时的过定位，减少弯曲变形。

3.采用合理的工艺方案

合理的工艺方案可以减少加工过程中产生的误差。一般细长轴加工工艺：下料、正火、校直、平端面、粗车轴、粗车细轴（接平）、校直、精车轴、精车轴（接平）、磨杆、淬火（高频淬火）、交库。

新型的加工方案后可以增加合格率，保证质量。新的工艺在加工过程：下料、两端感应加热墩头、正火、校直、平端面、粗车细长轴径、端头、精车细长轴径、端头、磁粉探伤、退磁、磨杆径、淬火、校直、回火、、喷丸、预扭、磁粉探伤、酸洗磷化、烘干、注塑喷漆、标识、包装出厂。

在加工过程中要求注意以下几点：

3.1.粗车细长轴径时要采用跟刀架，，而且采用背吃刀量口。p=0.5mm，因此加工后工件的理想尺寸应为d。=dw一2。p=15ram，采用进给量f=0.2ram/r，主轴转速n=300r/min。

3.2.磨杆径：加工零件的时候提供的参数进行，砂轮转速为230r/min，进给10～15ram/min，负载10%～12%，，所以，我们从两端对长轴进行了精磨，在精磨过程中需要掉头进行二次装夹。精磨头、精磨杆和机床之间是由两个万向节进行连接，精磨头在零件的内孔内会沿着内孔的方向行进，只要将零件夹紧后固定即可，不用进行找正。

3.3.磁粉探伤：必须在精车完毕后进行一次磁粉探伤，这样可以有效的避免在车削过程在细长轴表面产生的裂纹，如果没有裂纹则可以进行下一步的工序。这样可以再大限度的避免做无用功通过一系列的工作，可以大大的提高细长轴的质量。

4.结语

在对细长轴加工过程中，由于车细长轴的难度大，而且影响其精度的因素又比较多。我们有必要采用有效的措施和合理的工艺排除影响细长轴精度的因素，有效的提高其加工精度。在加工过程中，操作人员一定随时观察操作过程中出现的异常情况，要注意多观察、多听、以便随时发现设备运行中产生的问题，提高注意力，不断完善细长轴的加工工艺水平。

参考文献：

[1]赵志修.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，1985.

[2]牛军珍，李菁，薄瑞峰.细长轴车削加工方法探讨[J].华北工学院学报，2000f2）：72 74.

[3]赵喜伟，梁健.细长轴加工夹具[J].机械工程师，1999（4）：3 4.