细长轴加工精度的提升措施

胡升华

（铜陵市中等职业技术教育中心（安徽铜陵技师学院），铜陵 244000）

细长轴加工精度的提升措施

胡升华

（铜陵市中等职业技术教育中心（安徽铜陵技师学院），铜陵 244000）

本文通过分析细长轴加工精度的影响因素，总结出提升细长轴加工精度的有效方法和措施。

细长轴 加工精度 措施

引言

机械加工对于精度的高要求是机械加工质量问题的重要部分[1]。总结机械加工精度问题对于提升加工质量、提高生产率和降低成本都有十分重要意义。机械的使用寿命和工作情况等都与轴类零件精度有着密不可分的关系，同时由于生产需要，很多机械设备可能处于长时间的高强度作业中，这就对对轴类零件的各种精度问题提出更高的要求。而轴类加工精度较难的要属细长轴的加工。一个机械设备必不可少的零件，关乎机械的工作情况，所以对于提升细长轴加工精度的追求，一直是急需攻克的课题，也是学者们努力研讨的方向。

1 影响细长轴加工精度的主要因素

通过研究细长轴加工难度大的原因，影响细长轴加工精度的因素主要有三个方面[2]：第一，细长轴自身的形状特性要求，加工过程中一些轻微震动、机械摆放位置有偏差或切削力和和夹紧力大小的细微差别，都可能会造成细长轴的微变形细，从而降低细长轴的精度；第二，细长轴的散热性能较差。细长轴一般由原始杆件经切削、淬火调质加工而成，切削时使用的各种工具和工件会出现摩擦的问题，这样不可避免地生成热量，导致细长轴加工中的温度升高，这种高温效应易导致轴的变形，一方面，温度使细长轴发生线性膨胀，由于膨胀的不均匀性，细长轴最终弯曲变形。而弯变形一旦产生，细长轴的重心也就会偏离轴心位置，在接下来的加工中，加剧弯曲变形的程度，最后线性膨胀严重，细长轴的精度大幅度降低；第三，细长轴的精度还取决于它的长度，通常情况下，工件的长度越长，加工时所耗费的自然会加长，并且往往还会加大加工的困难程度，降低细长轴几何形状精度。而加工细长轴极易产生形状误差，其中最易产生变形的就是竹节形与腰鼓形，如图1所示。竹节形的产生变形主要是因为车细长轴过程中，刀架和支承块对零件施加了过大的压力。另外支撑爪的压力大小也会影响到加工精度，因为当支撑抓施加的力过小时，无法起到增加刚度的作用，但当支撑爪施加的力过大时，工件会与车刀产生过度挤压，从而造成切削深度变大，这样加工出来的细长轴直径就会略小。若此时又将支撑抓外调，工件所受压力会突然减小，切削深度也会突然变大。如此反复，细长轴直径就会时大时小，车出形状变成竹节型。另外细长轴呈腰鼓形主要是由于车到工件中间位置时，细长杆发生了弯曲变形，造成切削深度逐渐减小，从而形成腰鼓形[3]。

图1 竹节形与腰鼓形的细长轴

2 细长轴加工精度提升的方法与合理的措施

2.1 提高精度的措施

2.1.1 改进装夹方式

轴类零件一般采用一端卡盘、一端顶尖的装夹方式[4]。当顶尖施加的压力过大时，切削热导致的工件伸长受到阻碍，易发生弯曲变形；当顶尖压力过小时，切削过程中稳定性就会较差。由装夹基面与顶尖孔定位不一致造成的工件弯曲，可以通过在工件与三爪卡盘之间添加钢丝圈，保证卡爪与工件间的线性接触，以便调节方向。

2.1.2 调整车床位置

首先调节尾座至床身导轨与工件轴线相互平行，将平行度偏差控制在允许范围。其次调整尾座至尾座孔中心线与工件轴线重合，以消除锥度误差。最后，调节横刀架、小刀架和溜板间隙，防止切削中途扎刀。

2.1.3 改进跟刀架

由于细长杆的加工难度相对较大，普通加工的两个支撑块由于其刚性达不到要求，故很难满足细长轴的精度要求[5]。为此，在加工细长杆时，可采用新式跟刀架，细长轴工件将被夹持在刀具和3个支撑块间，上下左右的变形均会有所缓解，且轻易不会产生振动。同时，在刀架上垫上可移动的，在与工件接触部位加工成半圆形的木块，配以机油润滑，既能有效防止工件由重力引起的弯曲，又能起到极佳的减震效果[6]。

2.1.4 几何角度合理化

工件的弯曲度越小精度越高，这时合适的刀具前角和主偏角就成为一个十分重要的因素。一般来说，不影响刀具强度的情况下，可尽量将前角放到最大值。

2.1.5 冷却润滑液的需求

切削热对加工精度的影响极大[7]，而上述的所有方法主要是为了减少切削力对加工精度的负面影响。为避免切削热的影响，冷却润滑液一定要充足，使冷却进行到极致，从而降低切削温度，减小切削热对加工精度的影响，同时有利于提高刀具耐用度。

2.2 提升细长轴加工精度的具体举措

2.2.1 消振器的安装

在刀尖方向安装一个弹簧滚轮结构的消振器固定在跟刀架上，消除振动，提高加工精度[8]。

2.2.2 反向进给的切削方法

传统的方法是采用正向进给的方式，细长轴工件在轴向切削力作用下，很容易产生压缩变形从而导致弯曲，而现在采用反向进给方法，进给方向由卡盘的方向指向尾座，此时切削力对细长轴工件的影响将是伸长而不再是压缩。同时，采用具有弹性的尾座顶尖，对于刀具至尾座一段的细长轴工件的受压弯曲变形和受热导致的伸长起着有效的补偿作用，这样细长轴工件就不会因受压而变形。

2.2.3 在卡盘的装夹端车出一个缩颈

在卡盘的装夹端的工件上，车出一个缩颈，缩颈直径d大概为细长轴工件直径D的一半，从而增加细长轴工件在缩颈部分的柔韧性。同时，这个缩颈还具有自定位作用，消除由于细长轴工件坯料本身的弯曲而在卡盘夹持下所导致的轴心线歪斜的影响。

3 结语

本文总结影响细长轴精度的主要因素，同时提出具体措施，以期提高细长轴加工精度。这对提升细长轴的生产效率都有着很好的借鉴，细长轴加工精度的提升将有较好的前景。采用上述措施之后显著提高细长轴加工的精度，这些方法也同样适用于其他刚度较低的零件，从而全面控制零件加工的合格率。

[1]宁秀斌.细长轴类结构件车削加工要点分析[J].科技创新与应用，2016，6（16）：98.

[2]孙天明.针对采煤机细长轴加工工艺的浅析[J].科技与创新，2015，8（19）：77-78.

[3]孙春石.浅析机械加工质量控制技术[J].科技创新与应用，2016，6（19）：109.

[4]邓天凯.关于机械零件加工精度的影响因素及应对策略探讨[J].科技风，2015，28（11）：88.

[5]李新.浅析工艺系统受力变形对加工精度的影响及解决措施[J].科学之友，2016，（6）：1-3.

[6]任志新.浅析影响机械零件加工精度的因素及解决方法[J].山东工业技术，2016，（18）：7

[7]姜东辉.提高机械加工精确度的措施探讨[J].黑龙江科技信息，2014，18（21）：82.

[8]蒋超，陈礼.特殊材料轴加工问题研究[J].现代制造技术与装备，2016，（3）：58-59

Measures for Improving the Machining Accuracy of Slender Shaft

HU Shenghua
(Tongling secondary vocational and technical education center (Tongling Anhui Technician College), Tongling 244000)

In this paper, the effective methods and measures for improving the machining accuracy of slender shaft are summarized by analyzing the influence factors of the machining precision.

slender shaft. processing precision, measures