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      引言

      通常將工件的長度與直徑之比（即長徑比）大于25（即L/D>25）的軸類零件稱為細(xì)長軸。細(xì)長軸雖然外形并不復(fù)雜，但由于其自身剛度低（長徑比越大，剛度越低），車削時受切削力、重力、切削熱等因素的影響，容易發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生振動、錐度、腰鼓形和竹節(jié)形等缺陷，難以保證加工精度，使細(xì)長軸的車削成為難度較大加工工藝。因此，采用反向進給車削，配合最佳的刀具幾何參數(shù)、切削用量、拉緊裝置和軸套式跟刀架等一系列有效措施，以提高細(xì)長軸的剛性，得到良好的幾何精度和理想的表面粗糙度，來保證細(xì)長軸的加工要求。

      一、細(xì)長軸在加工中常見的問題

      1、受熱變形而伸長。

      細(xì)長軸車削時熱擴散性差、工件受熱伸長變形產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹，當(dāng)工件兩端頂緊時易產(chǎn)生彎曲。

      2、工件剛度差

      車削時工件受到切削力、細(xì)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、表面加工質(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。

      二、提高細(xì)長軸的加工精度及注意事項

      1、選擇合適的裝夾方法

      （1）一夾一頂?shù)难b夾法。采用一夾一頂?shù)难b夾方式。在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細(xì)長軸頂彎外，還能阻礙車削時細(xì)長軸的受熱伸長，導(dǎo)致細(xì)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(xì)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)采用彈性回轉(zhuǎn)頂尖，使細(xì)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(xì)長軸之間墊入一個開口鋼絲圈，以減少卡爪與細(xì)長軸的軸向接觸長度，消除安裝時的過定位，減少彎曲變形。

      （2）兩頂尖裝夾法。采用兩頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細(xì)長軸，其剛性較差，細(xì)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、工件加工精度要求不高、多臺階軸類零件的加工。

      （3）采用反向進給方法車削細(xì)長軸。反向切削法就是車削時床鞍帶動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(xì)長軸受拉（與工件伸長變形方向一致），由于細(xì)長軸左端通過鋼絲圈固定在卡盤內(nèi)，右端支撐在彈性回轉(zhuǎn)頂尖上，可以自由伸縮，不易產(chǎn)生彎曲變形，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。

1-鋼絲圈；2-三爪跟刀架；3-彈性回轉(zhuǎn)頂尖；4-幾何角度合理的車刀圖1

      （4）采用跟刀架和中心架。使用跟刀架支撐細(xì)長軸時，跟刀架固定在床鞍上跟在車刀的后面，隨車刀的進給移動，抵消了背向力，并增加工件的剛度，減少變形，從而提高細(xì)長軸的形狀精度并減小表面粗造度，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，相當(dāng)于在細(xì)長軸上增加了一個支撐，增加了細(xì)長軸的剛度，可有效地減少徑向切削力對細(xì)長軸的影響。

      2、合理選擇細(xì)長軸車刀的幾何參數(shù)

      車削細(xì)長軸時，由于工件剛度低，車刀的幾何形狀對減少作用在工件上的切削力，減少工件彎曲變形和振動，減少切削熱的產(chǎn)生均有明顯影響，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。選擇時主要考慮：

      （1）前角(γ0)。其大小直接影響著切削力、切削溫度和切削功率，增大前角，以減少切削力和切削熱，前角一般取γ0=15°～30°。

      （2）主偏角(Kr)。車刀主偏角Kr 是影響徑向力的主要因素，在不影響刀具強度的前提下，應(yīng)盡量增大車刀主偏角，以減小徑向力，從而減小細(xì)長軸的彎曲變形。一般細(xì)長軸車刀的主偏角選Kr=80°～93°。

      （3）刃傾角(λs)。影響著車削過程中切屑的流向，選擇正值刃傾角，使切屑流向待加工表面，通常采用正刃傾角+3°～+10°。此外，車刀也容易切入工件。

      （4）后角較小α0 =4°～6°，起防振作用。

      （5）要求切削刃表面粗糙度Ra≤0.4 μ m,并保持切削刃鋒利。

      （6）車刀前面應(yīng)該磨有R1.5～3mm 的斷屑槽，使切削順利卷曲折斷。

      （7）為了減少徑向切削力，應(yīng)選擇較小的刀尖圓弧半徑（re<0.3mm）。倒棱的寬度也應(yīng)選得較小，取倒棱寬br1=0.5f。

      此外，選用紅硬性和耐磨性好的刀片材料（如硬質(zhì)合金YT15、YT30、YW1 等），并提高刀尖的刃磨質(zhì)量，使切削刃經(jīng)常保持鋒利，表面粗造度Ra 值小于0.4 μ m。

圖2 刀具幾何角度圖

      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，對車削細(xì)長軸時引起的變形也是不同的。車削細(xì)長軸時，一般在加工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，來減少振動，增加剛性。

      （1）背吃刀量( α p)

      隨著切削深度的增大，車削時產(chǎn)生的切削熱隨之增大，引起細(xì)長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細(xì)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。

      （3）切削速度( υc )

      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(xì)長軸的受力變形減小，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(dāng)降低。

      4、注意事項

      （1）為防止長細(xì)長軸產(chǎn)生錐度，車削前必須調(diào)整尾座中心，使之與車床主軸中心同軸。

      （2）車削時，應(yīng)隨時注意頂尖的松緊程度，檢查方法是開動車床使工件回轉(zhuǎn)，用右手拇指和食指捏住彈性回轉(zhuǎn)頂尖的轉(zhuǎn)動部分，頂尖能停止回轉(zhuǎn)，松開手指后，頂尖能恢復(fù)回轉(zhuǎn)，說明頂尖的松緊程度適當(dāng)。

      （3）粗車時應(yīng)選擇好第一次切削深度，必須保證將工件毛胚一次進刀車圓，以免影響跟刀架的正常工作。

      （4）車削過程中，應(yīng)隨時注意支撐爪與工件表面的接觸狀態(tài)及支撐爪的磨損情況，并隨時作出相應(yīng)的調(diào)整。

      （5）車削過程中，充分加注切削液可有效地減少工件所吸收的熱量，減少工件的熱變形伸長，還可以降低刀尖的溫度和延長刀具的使用壽命。因此，加工細(xì)長軸時，無論是低速切削，還是高速切削，都必須充分加注切削液。

      結(jié)論

      綜上所述，對于細(xì)長軸的加工來講，要想保證細(xì)長軸的加工質(zhì)量要求，就要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，這樣細(xì)長軸車削問題便會迎刃而解。