細長軸加工中常見的問題

我們都知道細長軸難加工，細長軸剛性差，車削時產(chǎn)生的受力、受熱變形較大，很難保證細長軸的加工質(zhì)量要求。

視頻中的機床來自奧地利EMCO公司，一家有著近60年歷史的專業(yè)車床制造廠家，迄今為止全世界有超過100萬臺EMCO機床在為各行各業(yè)進行服務(wù)。EMCO公司總部坐落在奧地利的薩爾斯堡附近，現(xiàn)在的EMCO公司600多名員工的規(guī)模已成為奧地利第一大機床廠，歐洲最大車床廠之一。

下面再分享一下細長軸加工中常見的問題：

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，可以保證細長軸的加工質(zhì)量要求。

細長軸在加工中是最常見的問題

1、熱變形大。細長軸車削時熱擴散性差、線膨脹大，當工件兩端頂緊時易產(chǎn)生彎曲。

2、剛性差。車削時工件受到切削力、細長的工件由于自重下垂、高速旋轉(zhuǎn)時受到離心力等都極易使其產(chǎn)生彎曲變形。

3、表面質(zhì)量難以保證。由于工件自重、變形、振動影響工件圓柱度和表面粗糙度。

如何提高細長軸的加工精度

1、選擇合適的裝夾方法

（1）雙頂尖裝夾法。采用雙頂尖裝夾，工件定位準確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細長軸，其剛性較差，細長軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動。因此只適宜于長徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高、多臺階軸類零件的加工。

（2）一夾一頂?shù)难b夾法。在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細長軸頂彎外，還能阻礙車削時細長軸的受熱伸長，導(dǎo)致細長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)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(chǎn)生過定位，也能導(dǎo)致細長軸產(chǎn)生彎曲變形。因此采用一夾一頂裝夾方式時，頂尖應(yīng)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；同時可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。

（3）雙刀切削法。采用雙刀車削細長軸改裝車床中溜板，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(chǎn)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(chǎn)。

（4）采用跟刀架和中心架。采用一夾一頂?shù)难b夾方式車削細長軸，為了減少徑向切削力對細長軸彎曲變形的影響，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，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。

（5）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，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進給。這樣在加工過程中產(chǎn)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?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L量，避免工件的壓彎變形。

2、選擇合理的刀具角度

為了減小車削細長軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車削時產(chǎn)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。細長軸車刀必須保證如下要求：切削力小，減少徑向分力，切削溫度低，刀刃鋒利，排屑流暢，刀具壽命長。從車削鋼料時得知：當前角γ0增加10°，徑向分力Fr可以減少30%；主偏角Kr增大10°，徑向分力Fr可以減少10%以上；刃傾角λs取負值時，徑向分力Fr也有所減少。

（1）前角（γ0）其大小直接著影響切削力、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γ0=150° 。車刀前刀面應(yīng)磨有斷屑槽，屑槽寬B=3.5～4mm， 配磨 br1=0.1～0.15mm，γ01=-25°的負倒棱，使徑向分力減少，出屑流暢，卷屑性能好，切削溫度低，因此能減輕和防止細長軸彎曲變形和振動。

（2）主偏角（Kr） 車刀主偏角Kr是影響徑向力的主要因素，其大小影響著3個切削分力的大小和比例關(guān)系。隨著主偏角的增大，徑向切削力明顯減小，在不影響刀具強度的情況下應(yīng)盡量增大主偏角。主偏角Kr=90°（裝刀時裝成85°～88°），配磨副偏角Kr＇=8°～100°，刀尖圓弧半徑γS=0.15～0.2mm，有利于減少徑向分力。

（3）刃傾角（λs）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(guān)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(nèi)，3個切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細長軸時，常采用正刃傾角+3°～+10°，以使切屑流向待加工表面。

（4）后角較小a0=a01=4°～60°，起防振作用。

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(chǎn)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是不同的。粗車和半粗車細長軸切削用量的選擇原則是：盡可能減少徑向切削分力，減少切削熱。車削細長軸時，一般在長徑比及材料韌性大時，選用較小的切削用量，即多走刀，切深小，以減少振動，增加剛性。

（1）背吃刀量（ap）。在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車削時產(chǎn)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(yīng)盡量減少背吃刀量。

（2）進給量（f）。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(shù)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(xiàn)彎曲，破壞切削過程的平穩(wěn)性，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍。對長徑比較大的工件，切削速度要適當降低。