细长轴加工难点攻关

桂林金格电工电子材料科技有限公司(广西 541002）刘继征 文德林

1.图样及工艺分析

如图1所示，该细长轴直径最少为φ(5±0.01)mm，轴总长为130mm，端同轴度要求为φ0.02mm，表面粗糙度 Ra=1.6μm，其材质为 40Cr，调质 240～270HB。其一，该细长轴用于定位元件加工所用，因此，该细长轴须具有足够的刚性外，其尺寸、表面粗糙度、形位公差要求较严。在加工该类轴时，有的轴更细，轴径为φ(4±0.01)mm，轴径长度为45mm，在调试工件过程中，多次采用上述一夹一顶方法加工，如左端轴细而长，而右端轴径较大，刚性较差，即使该轴两端面中心孔位置非常准确，活动顶尖稍顶细轴中心孔或松开，其细轴变形达0.05～0.15mm，其形位公差均不符合图样要求，导致工件报废。其二，从该细长轴综合性能如装配等各方面考虑，该细长轴须采用整体式结构。这里，本人采用了加工精密模具或夹具的类似方法，即二次装夹工件加工找正法，以消除在加工过程中出现细长轴变形等缺陷，从而达到图样技术要求。

图1 细长轴

2.加工难点与对策

(1)改进工装装夹工件方法 在车削该类细长轴时，其目的就是不仅要解决细长轴的刚性不足而产生的弯曲、振动之外，还要特别注意的是细长轴在加工中易出现锥度、中凹度、竹节形等现象。首先，在精度较高的机床卡盘上，选配、装上硬爪一副，用内孔镗刀镗硬爪深度3～5mm，内径为φ42mm(比粗加工轴径稍大)，其目的:在精车工序中，夹图样尺寸 φ40mm毛坯右端，除 φ40mm尺寸留量0.3～0.5mm外 (后工序一同车削加工出该尺寸)，精车出左端所有尺寸达图样要求。这里须特别注意的是，在车削右端轴尺寸时，一定要检测该细长轴同一阶梯轴尺寸是否一致，是否有锥度等情形，这些往往会被人所忽视。其传统观念认为，在精车加工过程中，加工方法:在已排除刀具磨损情况下，认为用同一把刀车削加工工件成形，同一阶梯轴径向尺寸应该一样，不会出现轴椭圆形、锥度等现象，其实不然，经过检测轴径向尺寸，发现轴为椭圆形(如检测同一车削径向部位尺寸为 φ30.10mm、φ30.06mm)、有锥度。该道工序尺寸、形位公差特别重要，因为这直接影响到精车工序下一工步同轴度、直线度找正基准的精度。经过检测和分析，一些企业采用的是经济型机床，使用时间较长，其刚性、精度存在种种缺陷，如软爪重新定位装夹精度达φ0.1～φ0.2mm，在此，检测轴向径向尺寸特别要引起加工者重视。其二，精车工序上一工步完成后，调头，精车另一端细轴尺寸时，注意选硬爪一副，同时选配精度较好机床，便于找正工件直线度、圆跳动，夹工件左端φ26外圆，分别用百分表找正同一阶梯φ30轴圆跳度 (≤φ0.01)、直线度 (≤0.01)，在加工过程中，因该轴较长L=45mm，在精加工工序中，数控编程需采用锥度补正法，如轴外端轴向尺寸会比底部大0.06mm，编程从始端车削到底端45mm位置，编程进行锥度补偿 (如编程采用U－0.06)，程序:T0101;M3S1000;M08;G0X5.0 Z3.0;G01Z0F80;U－0.06Z－45.0;…;这样，可顺利加工出小端细轴及φ40mm等图样尺寸要求。

(2)刀具选型及加工参数确定 在加工该细长轴时，精车工序第一工步可选用车铁或钢类机夹刀具、刀片切削，当在实施第二步精车细长轴工步时，刀具、刀片选用特别注意，选用机夹刀，其匹配刀片一定要锋利，或者硬质合金车刀，选用较大主偏角，前刀面磨出R=1.5～3mm断屑槽，其目的使切屑流向待加工表面。在加工过程中，其精加工参数，主轴转速为800～1200r/min，进给速度为0.06～0.1mm/r，背吃刀量0.06～0.20mm，在本次加工过程程中，本人采用了车削铝合金锋利刀片 (刀片型号:CCGT09T304－LHYD101)或90°焊接车刀 (要磨出锋利刀刃)，通过手工编程程序控制以实现从开始到末端45mm位置进行锥度补偿，以车代磨方法，加工达到符合图纸要求的精密细长轴，如图2所示。

图2

3.结语

在加工制造细长轴过程中，当然，还有其它的加工方法，如留工艺夹头一次装夹成形法等，但精加工会占用很多时间，因此，我们在加工哪一类细长轴，选用哪一类加工方法，应根据实际情况出发，勇于创新、尝试新方法，摆脱传统思维观念，既有利于加工，保证产品质量，又能提高生产效率。