车削细长轴时合理的刀具角度分析

王继城（陕煤集团神南产业发展有限公司，陕西 榆林 719300）

车削细长轴时合理的刀具角度分析

王继城
（陕煤集团神南产业发展有限公司，陕西 榆林 719300）

摘要：使用车床加工细长轴时，受刀具磨损、变形、振动等各种因素的影响，经常会增加废品率，这极大的增加了加工细长轴的成本，因此，在进行细长轴加工时，需要根据实际情况选用一套完善的工艺方案，从而保证加工出的细长轴满足生产需求。文章从选择刀具的角度出发，分析了车削细长轴产生误差的因素，并提出了车削细长轴时合理的刀具角度。

关键词：车削；细长轴；刀具角度

在进行车削细长轴时，由于细长轴的直径比较小，刚度也比较差，在车削过程中，受各种因素的影响，很容易导致细长轴在加工过程中，出现弯曲变形、扭曲变形、振动、刀具磨损大、发热量大等现象，这不仅会对细长轴的加工进度造成很大的影响，还会提高废品率，降低生产效率。由此可见，在加工细长轴时，必须根据实际情况选用合理的加工工艺，选用合理的装夹方法、辅助工具、切削量、刀具角度等完善的方案，从而有效地提高细长轴的加工精度，降低废品率，提高生产效率。在加工细长轴时，刀具角度的选择对其加工质量有很大的影响，下面就车削细长轴时，刀具角度的选择进行分析。

1　轴与刀具受力分析

在车削细长轴时，刀具首先要克服摩擦阻力及金属的变形抗力，摩擦阻力和金属的变形抗力会作用在工件及刀具上，但作用力方向相反，大小相等，这些作用的总和称为切削力，为便于计算和分析切削力，经常会将切削力分解成三个相互垂直的分力，如图1所示。在图中Fr表示总切削力、Fp表示背向力、Fc表示主切削力、Ff表示给抗力，其中Fp又可以称为径向力，Fp、Fc、Ff与总切削力Fr的关系为：

其中径向力Fp的主要特点是在进行切削时，不会消耗功率，但会对工件造成振动、弯曲变形等影响，同时还会对工件的加工质量造成影响，径向力Fp是验算工艺系统刚度的主要依据，在进行细长轴加工时，需要根据精车、粗车的实际情况及需求，选择合理的径向力，而径向力的大小与刀具角度的选择有很大的关系，因此，在车削细长轴时，必须选用合理的刀具角度。

图1　切削力及分力示意图

2　刀具角度分析

2.1 刀具主要标注角度

在正交平面系中，刀具主要标注角度有主偏角Kr、刃倾角λs、前角o、后角αo等，这些角度的正确性对细长轴的加工质量有直接的影响。

2.2 粗车刀具角度选择

采用粗车进行加工时，由于加工量比较大，其切削力也比较大，导致细长轴在加工过程中，也容易受到振动、弯曲变形等影响，因此，在粗车加工过程中，要以减小径向力Fp为主，根据公式和Fp=FpfcosKr可以看出，当主偏角Kr为90°时，径向力Fp为0，此时细长轴不会受到径向力作用，其弯曲变形量比较小，但工件完全压在刀架上，容易发生甩动现象，因此，可以将主偏角Kr控制在75°-88°，此时细长轴的弯曲变形和振动能得到有效地控制。同时为有效地减少径向分力，可以将刀尖圆弧半径控制在0.15mm-0.25mm，将刃磨副偏角K控制在8°-12°，当刃磨前角控制在15°-30°、车刀前刀面有3.5mm-4.0mm宽的断槽时，其切削温度比较低，卷屑性比较好，同时将后角αo控制在4°-6°，将刃倾角控制λs在4°-6°，这样切屑会流向工件需要加工的表面，这就能有效地降低工件振动及弯曲变形。

2.3 精车刀具角度选择

采用精车进行加工时，由于加工量比较少，其径向力Fp也比较小，因此，在加工过程中，需要对工件表面粗糙度进行考虑。一般情况下，精车可以选择宽刃弹簧刀、弹性刀杆，这样不仅能保证工件加工的一致性，还能有效地减少振动。精车主偏角Kr要小，一般要控制在3°-5°，由于刃口比较锋利，能产生很薄的切削层，因此，满足工件表面粗糙度的需求。精车的刃磨大前角γo要控制在25°-30°，后角αo要控制在10°-15°，前刀面断屑槽需要控制在110°-115°，这样不仅能为切削排屑提供方便，还能为已完成加工表面的安全提供保障。精车刀具的刀刃宽度需要比进给量的2倍大，这样可以光车细长轴，确保工件表面粗糙度符合相关要求。

结语

在进行细长轴加工时，要想不断提高产品的加工质量及加工效率，有效地降低废品率，必须有一套完善的加工工艺，控制好加工速度，选择合理的刀具角度，降低切削力，从而有效地降低工艺系统的振动频率，降低工件振动及弯曲变形，确保细长轴的加工精度符合相关要求。

参考文献

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中图分类号：TG71

文献标识码：A