细长轴的加工方法

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，断屑槽宽度取r1.5～r3，刀尖圆弧r=0.5。

细长轴加工中应采取的技术措施：

传统装夹方法的顶或一夹一顶，其一般都利用过定位原理，使用

跟刀架或中心架作为辅助与撑夹增加工件的刚性。通过调节尾座的回转中心提高工件的同轴度，在装夹时，外圆周采用线接触以起到一定的定向调节作用。这一加工方法，对要求不高的细长轴没有问题，但对于精度要求较高或长径比较大的细长轴就很难加工出合格产品。由于顶尖的顶力作用，致使轴在加工中受到径向弯曲力加大，从而使轴的弯曲变形加大，轴的精度降低。再加工切削热及跟刀加工中心架的摩擦热使工件产生热膨胀，工件胀大增大轴的弯曲度，另外跟刀架与中心架的脚爪中心线可能与轴中心线完全不同心。因此，一夹一顶的传统方法，加工超细长轴，即使使用中心架，跟刀架要来增加零件的刚度，也不能很好的消除弯曲变形，加工精度降低。

细长轴两拉加工法：

针对传统装夹方法的缺陷，可以采用两拉即一夹一拉的装夹方法来解决这一问题，装夹时仍需要在夹紧层上垫一开口钢丝圈，使工件与卡爪之间夹持变为线接触，以起到类似方向节的作用，工件的另一端由改制的顶尖拉紧，其拉紧力越大加工效果就越好。根据前面的分析可知，两拉加工法，由于两端拉力，致使轴在加工中受的径向弯曲力减小，而使轴弯曲变形减小。再加之切削热及摩擦热是使工件接受热膨胀增长，而拉作用力能很好地防止工件胀长顶死弯曲变形，故此两拉加工法与传统加工方法相比，能够较快提高工件的加工精度。

细长轴的两拉车削工艺，车细长轴一般采用先按改制后的顶尖内

内螺纹孔配车拉螺纹：粗车—半精车—精车—拉螺纹。装卡中如用跟刀架或中心架，应注意保证其各脚爪面有80%～90%的部件与工件配合。装刀要高于中心线0.1mm，以减小切削力。首先，校直工件，然后粗车，切削时如没有出现问题，中途不能停车，因车刀不断有正常磨损，所以不时要用外径千分尺（凭经验）测量刚切削出来的轴径变化。同时应适当微量进刀，补偿车刀的磨损量，精车后表面粗糙度可达ra12.5，开始ra12.5，开始切削工作出现有竹节，麻花，振纹现象时，要退刀，这时可减慢一档速度或轴中间加可摆动的大垫作支承，即可减小离心力起减振作用。要注意的是，第一刀一定要切净黑皮。由于工件表皮的硬度不一，且有弯曲，所以粗车后的轴一定有弯曲变形现象，要视变形大小，再校直工件。其次半精车，换上车刀，换上小一级数的跟刀架，长爪的脚爪，较粗车时的各项程序进行切削，半精车后轴通常不会弯曲变形，表面粗糙度可达粗糙ra6.3左右。最后，精车时前刀刃与工件接触面多是进给量的1.5～2倍，如果采用低速精车，途中与随意停车测量工件尺寸变化，也可在切削中作微量进给。这样虽然便于控制工件尺寸精度。但不便于提高其表面质量。我们在生产中多采用红硬性，而且磨性都很好的刀片，进行较高速切削，尺寸精度可在6级表面粗糙度可达ra1.6以上。

通过实验，该加工方法能加工各种细长轴，能保证工件的尺寸和形位精度。