浅析车削细长轴加工方法

摘要：本文主要介绍细长轴加工过程刀具参数及切削三要素的选择，分析细长轴加工特点和难点及工艺安排，对生产实践有极大地帮助。

关键词：细长轴 刀具几何参数 切削用量

细长轴是工件长度跟直径之比大于20～25倍（L/d>20～25）的轴类零件。在进行加工的时候，在切削刀、重力和顶尖顶紧力的作用下，细长轴易发生变形。所以为了提高加工的精度，需要控制细长轴在加工过程中的受力及受热变形的影响。因此，采用合理的刀具参数、切削用量、装夹方案等有效措施，以提高细长轴在加工过程中的刚度，以便能够得到的几何精度准确，来更好地保证加工的技术要求。

1 细长轴在加工中最常见的问题

①由于刚性差，加工遇热后工件容易产生弯曲变形和振动。②热扩散性能差，在切削过程中，工件受热伸长，当工件两端顶紧时易产生弯曲。③质量难以保证。因为工件变形后表面会变得粗糙。④车削细长轴时车刀磨损大。每次走刀时间长，磨损刀具降低加工精度增大表面粗糙度。

2 怎样提高细长轴加工精度及预防措施

2.1 减小背向力Fy见图1。Fy是合力在垂直工作平面上的分力

此力的反力使工件发生弯曲变形，并在切削过程中产生振动，影响工件的加工精度。故用增大车刀主偏角的方法来减少Fy对工件加工的影响。

2.2 使用中心架支承车细长轴

在进行车削细长轴的时候，为了增加工件中的刚性，可以对车削工件进行分段切削，这样可以将在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。当车削工中心架架在某一个支承面上。车床这样，使L/d的比值按支承处的位置成比例降低，而工件的刚性则增加数倍。

2.3 使用跟刀架支承车细长轴

我们从刀架的设计原理不难看出，为了避免工件遇热产生弯曲，在进行车削的时候，就需要采用三只支撑爪跟刀架进行支撑工作，这样车削较为稳定，不易产生振动。因此，车细找轴的关键问题就是要应用三个爪跟刀架。

2.4 减少工件的热变形伸长

车削时，由于切削热的影响，使工件随温度的升高而变形。因此在进行车削细长轴的时候，因为工件长，总伸长量也较长，所以我们需要先考虑到受热变形的影响，可以按以下方式计算。

△L=aLL△t

式中aL材料线膨胀系数，1/℃；L工件的总长，mm；△t工件升高的温度，℃。

常用材料的线膨胀系数，可查阅有关附录表。

例车削直径为20mm，长度为1100mm的细长轴，材料为45钢，车削时因受切削热的影响，使工件由原来的24℃上升到66℃，求这根细长轴的热变形伸长量。

解 已知L=1100mm；△t=66℃-24℃=42℃；查表知，45钢的线膨胀系数a=11.59×10-61/℃

根据公式（9.5）得：

△L=aL△t=11.59×10-6×1100×42=0.535mm

从上述我们可以得知，为了减少热变形对工件的影响，可以采取以下措施：①使用弹性回转顶尖加工细长轴。为了对变形的细长轴进行补偿，从而使车削加工顺利进行。②加注充分的切削液。在进行车削细长轴加工的时候，加入切削液能避免工件因温度升高而引起的热变形，因此我们可以合理利用切削液带走切削加工过程中产生热量。降低刀具与工件的摩擦，以此来提高使用寿命和工件加工质量。

2.5 合理选择刀具

因为细长轴在加工过程中，由于刚性较差容易产生弯曲变形，我们在进行车削加工的时候，增大刀具前角可以使切削刃变锋利，减少切削流出到前面的摩擦阻力，从而减少切削力和切屑功率，同时加工时热量也减少，提高刀具寿命。但前角增大后刀头散热体积减少将引起切削温度的升高，所以要合理选择前角。而车刀主偏角是影响径向力的主要因素，随着主偏角的增大，径向切削力明显减小。在进行车削细长轴的时候，需要采用正常的刃倾角+3°～+10°，以使切削流向到待加工的表面上，以减少切削对已加工表面的影响。当车削细长轴时采用一个较小后角时，可以起到防振的作用。

2.6合理地控制切削用量

对切削效率及加工质量能否产生影响，切削用量的选择是否合理很重要。一般来说，在进行工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大背吃刀量，以减少进给次数。但是细长轴刚性差所以适合的刀量进行切削，以此来减少震动，增加刚性。

3 结论

细长轴的加工因为其刚性差，加工过程中受力和受热变形大。我们为了使加工技术要求得到保证，我们可以选择适合的方法来满足细长轴的加工质量要求。

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作者简介：俞占仓（1983-），男，甘肃人，助理讲师。