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      長度與直徑之比大于25的軸類零件為細(xì)長軸，屬于柔性軸。由于其剛性差，加工時很容易彎曲變形，出現(xiàn)錐度、竹節(jié)、鼓形、棱形等缺陷，并且細(xì)長軸對于切削力、振動和切削液等十分敏感，這樣就給切削加工帶來諸如效率低下和難以加工出所需精度和表面粗糙度等一系列問題。

      如圖1所示為我廠生產(chǎn)的某型天線圓桿，屬于典型細(xì)長軸零件，該零件直徑30－0.15－0.24mm，全長1 510mm，毛坯由管料和圓鋼經(jīng)粗加工后焊接而成。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，長徑比為50.3，直線度要求為0.02mm（100mm內(nèi)），圓度0.009mm，在車削時只有對零件的裝夾、工裝模具、刀具及切削參數(shù)和切削液進(jìn)行合理的改進(jìn)與選擇，進(jìn)行全面的工藝分析才能保證其精度要求。

圖1 圓桿

      1. 裝夾工藝改進(jìn)

      通過對典型零件的工藝分析，需要在加工過程中采用如圖2所示的方法進(jìn)行加工。

      該典型零件在裝夾時需充分考慮在車削過程中如何控制好外應(yīng)力、剛性不足、振動及熱變伸長等問題。

由于車床的自定心卡盤與主軸中心線平行，如用卡盤直接夾圓桿前端往往會產(chǎn)生扭動的情況。如果裝夾處有些彎曲，夾緊后會把彎的夾直，產(chǎn)生外應(yīng)力，在近卡爪的一端仍會回復(fù)原來的彎曲形狀；為克服這樣的弊端，在卡爪處放上一個開口的鋼

圖2 零件裝夾示意

      1.自定心卡盤 2.開口鋼絲圈 3.跟刀架 4.圓桿 5.鎖緊螺母 6.錐套

      7.固定螺釘 8.回轉(zhuǎn)頂尖 9.車床尾座 10.彈簧夾頭

絲圈（3mm），如圖3所示，使卡爪與細(xì)長軸之間成為線接觸，使工件在彎曲狀態(tài)下能自由的調(diào)節(jié)裝夾位置，從而防止或減少了工件由于裝夾不當(dāng)帶來的外應(yīng)力。

      2. 車削工裝的探討

      由于常用的跟刀架爪子容易磨損，加工時常出現(xiàn)抱死或沒有支撐住等缺陷，車出的工件有竹節(jié)、鼓形、棱形等現(xiàn)象。為解決這一問題自制如圖4所示的簡單三支承跟刀架，在三個支柱的爪部

圖3 開口鋼絲圈

圖4 三爪支撐跟刀架

      都裝有小型滾動軸承（ 見圖5 ） ， 3個支柱間的夾角為120°。使用時先將工件的左端車一架位，將其固定在刀架上，隨刀一起移動向下調(diào)整螺釘使其頭部頂住下端的中滑板，起到支撐作用。在主體上還需加工3個螺孔，支柱能夠徑向移動，位置到位后可用螺母進(jìn)行軸向固定。切削時由于有3個小型滾動軸承可以起到支撐作用將工件定位，這樣可以避免加工切削時工件產(chǎn)生向同一方向偏離。

圖5 支柱

      減小工件受熱變形伸長。在加工時，由于車削熱傳遞，工件溫度升高，繼而產(chǎn)生熱變形，其伸長量為

      l ＝αLΔT

      式中，α 為材料線膨脹系數(shù)；L 為工件總長；ΔT為工件升高幅度。針對這一問題，自制工裝輔助拉具能有效提高工藝系統(tǒng)的剛性以及補(bǔ)償工件的熱變形伸長。

      輔助拉具主要由鎖緊螺母、錐套、彈簧夾頭組成（標(biāo)準(zhǔn)工具無需另外加工）。使用時根據(jù)零件的大小選擇合適的彈簧夾頭（如圓桿尾端為M16，先在車床上將其外徑加工為? 16－0－0.01mm與? 16mm彈簧夾頭相配合），把彈簧夾頭放入錐套內(nèi)用鎖緊螺母鎖緊，在活動頂尖的圓柱面上加工螺孔M6，頂尖的圓柱面和錐套的孔配合間隙控制在0 . 0 1 ～0.02mm之間，再用M6螺釘與拉具聯(lián)接，調(diào)整好尾座位置并固定，再拉緊工件。

      3. 刀具與切削參數(shù)的選擇

      在反向車削細(xì)長軸時應(yīng)充分加注切削液，刀具應(yīng)經(jīng)常保持鋒利，減小車刀與工件的摩擦發(fā)熱，減小熱伸長量。針對材料的特性選用75°YT15反向車刀粗車，主切削前角γ 和棱前角均為25°并倒棱0.4～0.8mm，開R4mm斷屑槽不磨過渡刃。車刀后角－8°，倒棱0.1～0.3mm，棱后角為－12°。這樣增加了車刀后隙面支撐工件，防止工件材料內(nèi)部組織不均產(chǎn)生的啃刀現(xiàn)象，并消除低頻振動。

      另外，倒棱和棱后角不能太大，否則會影響正常切削并增強(qiáng)金屬表面的冷作硬化。反向車時對車削用量有特殊的要求，取較大的進(jìn)給量，以增加工件的軸向拉應(yīng)力，防止工件大幅振動。通常選擇次序?yàn)橄热∽畲蟮倪M(jìn)給量，其次選擇最大的背吃刀量，最后選擇最大的切削速度。反向精車刀需要選用W18Cr4V高速鋼材料，將其裝于彈性彈簧刀桿上，以適應(yīng)剛性不足的特點(diǎn)。刀頭上的切削刃比較寬，前角為25°，后角為8°，倒棱1～3mm，棱后角為－4°，這樣可保證車刀和工件有一定的接觸面積，切削刃頂住工件以防止因切削力變化帶來的啃刀弊端。精車時進(jìn)給量、背吃刀量和切削速度均需合理控制和選擇。

      刀具的安裝小竅門在于裝夾粗車刀時，其位置應(yīng)高于車床主軸中心線0.5mm，這樣參加工作的前角就會增大，車刀前端磨損減小，便于切削。同時工作后角相應(yīng)減小，易于防止切削振動，保持工件的固有剛性。裝夾精車刀時應(yīng)低于主軸中心線0.2～0.5mm，這樣可增大實(shí)際的工作后角，減小車刀后刀面的磨損，提高加工表面質(zhì)量，寬切削刃要求表面粗糙度值小且平直。裝夾刀具時需用百分表檢查切削刃是否平行于進(jìn)給方向，其差值不能超過0.01mm。

      4. 切削液的選擇

      加工時切削液用量必須充分，其配方組成需選用豆油（植物油）、全損耗系統(tǒng)用油和柴油，按4∶3∶3制成。

      5. 車削加工注意事項

      （1）車削前需對毛坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火以消除內(nèi)應(yīng)力，最好在車床上進(jìn)行校直。

      （2）粗車余量一般為2～3mm， 精車為0.02～0.08mm。

      （3）要充分澆注切削液。

      （4）加工完成后應(yīng)垂直吊掛。

      6. 結(jié)語

      通過對細(xì)長軸零件車削工藝分析，發(fā)現(xiàn)改進(jìn)裝夾方式，采用合理的刀具和切削參數(shù)，合理選擇切削液，能夠保證細(xì)長軸所有尺寸精度及形位公差要求，滿足工藝要求和設(shè)計需求，并提高了生產(chǎn)效率。