细长轴加工的关键技术问题研究

细长轴加工的关键技术问题研究

摘要：由于细长轴的自身性质，决定在加工过程中容易出现变形和弯曲，而为了有效的避免这种情况的出现，需要在实际加工过程中采用具有针对性的措施。笔者企业加工的细长轴主要是工程液压油缸的关键零件——活塞杆，本文主要从车削和磨削两个方面对活塞杆的加工进行细长轴进行了分析。

关键词：细长轴加工活塞杆车削磨削

细长轴就是长度与直径的比值超过二十的轴，由于其长度较长，同时直径过细，因此在实际运用中会表现出刚性差的特点，在切削热和切削力的作用下也会很容易出现振动和变形，同时由于在细长轴加工过程中需要连续切削，对刀具磨损较大，同时也不利于获得较好的表面品质和加工精度。本文主要是对活塞杆的加工进行细长轴分析。针对活塞杆的特点，在加工上一方面从车削进行分析，另一方面从磨削进行分析。

一、细长轴在加工过程中经常出现的问题

（一）由于切削热而引起的变形

由于在车削加工过程中，切削热和导致工件的热延长，由于在对细长轴进行车削的过程中，其底座以及卡盘都是固定的，而两者之间的距离也是不变的，这样就导致受热后的细长轴在轴向伸长上受到限制，从而导致细长轴遭受挤压而形成的变形和弯曲。

（二）由于切削力而引起的变形

由于在对细长轴的切削过程中可以将其切削力分解为三个力：分别包括主切削力、进给力以及背向力，而这不同的力对于细长轴在变形上所造成的影响都是不一样的。

特别是进给力，在一般的车削加工过程中，在进给方向上所形成的分力对于工件发生变形所造成的影响并不大，但是由于细长轴自身刚性太差，在进给力方面对其影响也非常的明显：1.当细长轴的一头卡在卡盘中间，另一头如果再施加进给力的话，就好比是在一个细长的杆上施加偏置压力，很容易出变形和弯曲；

2.当细长轴出现变形和弯曲后，在高速回转的作用下，由于离心力的作用，又加剧了变形和振动。

二、细长轴加工中的关键零件——活塞杆

（一）车削

目前消除弯曲变形基本上都是采用反向切削的方法。但是要采用此方法时，

需要对以下方面进行改进：

1、对工件的装夹方法进行改进

图1 活塞杆车削

为了使得弯曲变形的影响得到减少和工艺系统的刚性得到提高，活塞杆在加工时应采用一端用卡盘支夹，另一端采用顶尖支承的安装方式。活塞杆中间安装中心架，可以使长径比减少1倍，并且细长轴的刚性增加数倍。在工件中间先把一段基圆车出，然后将其作为中心架支撑爪支撑表面，然后才能进行在工件上装中心架，在工件上安装上中心架，在离卡盘较近处进行精车，这主要是针对活塞杆较长的来说，预车1~2个基圆作车工艺基圆时的辅助基圆，从而使得工艺基圆质量得到可靠地保证，并且要把润滑油不断地添加到中心架接触处。

2、对中心孔加工要重视

在检查车削、磨削、热处理工序的跳动时，中心孔就是其定位和测量基准，此时工件精度会直接影响加工精度。当两端中心孔不同轴时，那么就表示加工后的工件将成锥形；当中心孔60°椎体呈椭圆形，那么就其具有不好的工件圆度。由此可见，中心孔加工是非常重要的，要把中心孔和顶尖接触刚度进行提高。必须达到的要求是：保证圆整的中心孔，锥角角度要准确为60°，并且两端中心孔要同轴。还要对中心孔工序进行安排修整或研磨，这是热处理工序后必须要做的事情。在加工时要采用支同一基圆、打中心孔以及车外圆的方法，从而才能使得中心孔同轴和工件外圆同心现象得到保证。由于活塞杆一端较长一端较短，因此，在加工时大中心孔可在长端进行划线。在短端车一基圆，车长端在支中心架后进行，调头，继续支这一基圆，然后再大中心孔，由此同心就可以得到保证。

3、对工件车削方法进行改进

在加工活塞杆时一般都采用反向走刀，也就是说，卡盘一端指向尾座，这使得轴向切削力对工件不是压缩而是拉伸。为了在工件变形时进行伸缩而不会被压弯，应该使用弹性活顶尖；轴向切削力通过大进给量和大主偏角车刀的使用而增大。由于工件具有拉伸功能，使得径向颤动被消除掉，从而保证切削平稳。

4、合理的切削用量的选择

合理选择切削用量能够使得切削过程中产生变形得到防止、切削力减小、切削温度降低。尤其是在粗车时对切削温度进行减小，分几次走刀车削。

（二）磨削

为了减少活塞杆磨削时的弯曲变形，应从以下方面进行改进：

1、对工件装夹方法进行改进

不应把尾架顶针顶的太紧，其要比磨削一般工件时要稍微松一些。为了减少工件因顶紧力多大而引起的弯曲，必须保证工件两顶尖应无轴向窜动。另外，在前后顶尖之间装上开式中心架，从而能够使得工件变形情况减少而且振动也可以避免发生。在支中心架处，为了能够使中心架支承块水平撑块与工件有理想的表面接触，必须先磨基圆。

图2 活塞杆磨削

2、对磨削深度进行严格控制

在活塞杆全长磨削中，较大走刀用在靠近轴两端，而小进给量则用在轴中间，从而使得磨削热得以降低。在磨削后期接近工序尺寸时，把光磨行程次数进行增加，从而使得工艺系统受力变形得以消除。活塞杆在进行磨削时，总体要采用小切深、低转速、慢进给的方式。

除此之外，在每道工序加工后，对工件全长径向跳动进行检查，从而使得工序质量得到有效的控制。

参考文献：

1.李华.机械制造技术[M].北京:高等教育出版社，2000.

2.李永祥.细长轴的车削加工方法[J].工程机械，2008.

3.邱炎儿.细长轴的车削加工[J].吕梁高等专科学校学报，2009.

4.樊曙天.车工[M].北京:化学工业出版社，2004.