论超规格加工细长轴的车床加工性能拓展

曹羽

摘要：车床加工性能的拓展诸如：超长度加工、超直径加工、车改镗加工等。细长轴长度尺寸大于车床的加工长度时的加工工艺，同轴度的控制与检验，消振措施的改进。

关键词：同轴度;定心环;减震衬套;切削三要素;跟刀架

中图分类号：TG519.54                                 文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）21-0093-03

0  引言

随着《中国制造2025》制造强国战略的实施，对机械产品的精度要求越来越高，设备零件加工品种越来越豐富。在机加工行业，常因特殊零件的加工，受制于机床的加工性能，同时考验到我们生产一线技师们的操作技巧和加工工艺的合理性。如何对机床的合理改造，使之加工性能的拓展，来满足特殊零件的加工要求，就是我们生产一线的技师们的使命和价值所在。

在车工种中，车床的加工性能的拓展如：车改镗、车改磨及仿形加工，在广大的车工技师的努力下，花样繁多，工艺成熟。大大丰富了车床的加工内容。本人在多年的车床加工经历中，根据以往的设备改装经验，发明的一种超规格的细长轴的车床加工方法。

图1为一批长度为2300MM的细长轴，如（图1），但是车间里的车床加工长度最长的为1500MM的CA6140型普通车床，因为生产任务紧急，一时又找不到合适的车床加工。只能从现有的车床来着手，进行车床改造，以期完成这批细长轴的加工任务。

我当时接手了这批细长轴的加工任务，并着手制定加工工艺，设计车床附件配件，对车床进行改造，扩充其加工性能，以满足本批次的零件加工要求。

我设计好加工过程中所需的工装：①固定同心套（如图2，材质采用45#钢）。②随动同心套（如图3，材质POM工程塑料）。③改装跟刀架支撑杆。

1  超规格细长轴的装夹原理

固定同心套固定在主轴尾端，用螺丝+止退螺母对称锁紧。螺丝头镶衬块。

车床动力在于电机，带动主轴旋转。主轴的回旋中心线是车床的基准线，普通加工都是在自定心卡盘+尾座的顶尖来实现工件的同轴度要求，当超长细长轴伸入主轴孔部分在主轴尾端通过固定同心套固定在主轴尾端时，此轴端的回旋轴线就与主轴的旋回轴线一致了。超长细长轴尾座端用碟片式弹性活动顶尖顶住。这样，在启动车床加工时，整个超长细长轴的回旋轴线就与车床的回旋轴线相重合了，为了减轻加工时主轴孔端轴体柔性跳动，可采用随动同心套套在轴体上减震，加工端则用跟刀架即可。

在两端打中心孔时，同步车外圆长略100mm作为校正端，这样，在调头加工时通过用千分表校正外圆，锁紧，就能达到可靠的同轴精度要求。

正式加工分粗车和精车两步，先进行粗加工工序。

2  第一步，粗加工

根据制定好的加工工艺，便着手开始加工前的准备工序：

①直接夹外圆低速打两端中心孔，车100mm长校正位，平总长到位，尾端用车床送料尾架固定同转（如图4）。

②固定同心套+卡爪+尾座顶锥装夹+跟刀架，校正固定同心套端的细长轴外圆，三爪锁紧中端外圆，尾座端用碟片式弹性活动顶尖与工件接触同转即可。

细长轴在加工过程中，因为工件的刚性小，切削时径向力大，线性膨胀系数大，在细长轴加工时工件振动，扎刀现象普遍发生，这也是细长轴加工的难点之一。虽然说当车刀的主偏角90°时径向力最小，但是加工过程上产生的热量导致线膨胀依然会引起工件弯曲振动，为了克服上述加工中出现的现象，调整车刀的主偏角，适当增大径向力，减小切削阻力，再采用低转速大进给量，与跟刀架的跟刀爪一起，形成一个闭合的切削系统来抵消切削产生的振动，再采用反向车削，用冷却液冷却切削点，用碟簧弹性顶尖消化因切削时间产生的热量导致的性线膨胀所带来的伸缩量，就能最大限度减小弯曲变形及振动，完成粗车的加工工序。

细长轴在加工过程中的刀具角度和切削用量等业界已经有众多的论文叙述，这里就不单独展开论述。

③调头加工另一端，主轴改用四爪卡盘，将同心护套装在已加工的细长轴外圆上，穿进主轴孔内，床头箱端用固定同心套的调节螺栓校正已加工端外圆，外圆跳动控制在0.1mm以内。尾座端用碟簧弹性顶尖顶紧锁死，中间端用四爪校正外圆，跳动控制在0.05mm以内，重新调整尾座顶尖的力度，以约为与工件接触同转即可。

3  第二步，精加工

①精车装夹类似粗车装夹，固定同心套+随动同心套+卡爪+尾座顶锥装夹+跟刀架，用内孔大于细长轴粗车外圆0.1mm，外圆小于主轴孔0.1的随动同心套2-3只，放置在主轴孔内，以减轻细长轴在主轴孔内的柔性跳动。主轴孔尾端用固定同心套上的调节螺栓校正细长轴外圆，跳动控制在0.03mmm以内，用止退螺母锁死调节螺栓。四爪卡盘校正夹持端外圆，跳动在0.02mm以内，尾座端用碟簧弹性顶尖顶紧锁死。加工时用切削液冷却。

②开始超长细长轴精车加工。

精加工过程中的刀具角度和切削用量等业界已经有众多的论文叙述，这里就不单独展开论述。

4  结束语

通过对车床主轴尾端的简易改造，形成一个新的夹持位，就大大延长了车床的车削长度，达到了拓展车床加工性能，解决生产加工的应急难题，丰富了机加工行业的加工手段，为机械加工行业增添了一抹光彩。

参考文献：

[1]王银银.浅析细长轴车削加工关键技术[J].山东工业技术， 2019（001）：40.

[2]洪后紧.面向数控车床床身静动态性能的近似模型及多目标优化研究[D].2020.

[3]杨勇.关于用普通车床加工细长孔的工艺技术探究[J].汽车实用技术，2019，289（10）：197-198.