加工細(xì)長(zhǎng)軸的方法


一、細(xì)長(zhǎng)軸的定義：
當(dāng)工件長(zhǎng)度跟直徑直比大于20～25倍（L/d>20～25）時(shí)，稱為細(xì)長(zhǎng)軸。
二、由于細(xì)長(zhǎng)軸本身剛性差（L/d值愈大，剛性愈差），在車削過程中會(huì)出現(xiàn)以下問題：

1、工件受切削力、自重和旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用，會(huì)產(chǎn)生彎曲、振動(dòng)，嚴(yán)重影響其圓柱度和表面粗糙度。
2、在切削過程中，工件受熱伸長(zhǎng)產(chǎn)生彎曲變形，；車削就很難進(jìn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使工件在頂尖間卡住。
因此，車細(xì)長(zhǎng)軸是一種難度較大的加工工藝。雖然車細(xì)長(zhǎng)軸的難度較大，但它也有一定的規(guī)律性，主要抓住中心架和跟刀架的使用、解決工件熱變形伸長(zhǎng)以及合理選擇車刀幾何形狀等三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，問題就迎刃而解了。

三、使用中心架支承車細(xì)長(zhǎng)軸
在車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，可使用中心架來增加工件剛性。一般車削細(xì)長(zhǎng)軸使用中心架的方
法有：
1、中心架直接支承在工件中間 當(dāng)工件可以分段車削時(shí)，中心架支承在工件中間，
這樣支承，L/d值減少了一半，細(xì)長(zhǎng)軸車削時(shí)的剛性可增加好幾倍。在工件裝上中
心架之前，必須在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽，數(shù)控專業(yè)微信號(hào)cncdar表面粗糙度及圓柱
度誤差要小，否則會(huì)影響工件的精度。車削時(shí)，中心架的支承爪與工件接觸處應(yīng)經(jīng)
常加潤(rùn)滑油。為了使支承爪與工件保持良好的接觸，也可以在中心架支承爪與工件
之間加一層砂布或研磨劑，進(jìn)行研磨抱合。
2、用過渡套筒支承車細(xì)長(zhǎng)軸 用上述方法車削支承承中心架的溝槽是比較困難
的。為了解決這個(gè)問題，可加用過渡套筒的處表面接觸。過渡套筒
的兩端各裝有四個(gè)螺釘，用這些螺釘夾住毛坯工件，并調(diào)整套筒外圓的軸線與主
軸旋轉(zhuǎn)軸線相重合，即可車削。
四、使用跟刀架支承車細(xì)長(zhǎng)軸
跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個(gè)支承爪，跟刀架可以跟隨車刀移動(dòng)，抵消徑向切
削時(shí)可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細(xì)長(zhǎng)軸的形狀精度和減小表面粗糙度。
從跟刀架的設(shè)計(jì)原理來看，只需兩只支承爪就可以了，因車刀給工件的
切削抗力F`r，數(shù)控專業(yè)微信號(hào)cncdar使工件貼住在跟刀架的兩個(gè)支承爪上。但是實(shí)際使用時(shí)，工件本身有一個(gè)向下重力，以及工件不可避免的彎曲，因此，當(dāng)車削時(shí)，工件往往因離心力瞬時(shí)離開支承爪、接觸支承爪而產(chǎn)生振動(dòng)。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由車刀抵住，使工件上下、左右都不能移動(dòng)，車削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動(dòng)。因此車細(xì)找軸時(shí)一個(gè)非常關(guān)鍵的問題是要應(yīng)用三個(gè)爪跟刀架。
五、減少工件的熱變形伸長(zhǎng)
車削時(shí)，由于切削熱的影響，使工件隨溫度升高而逐漸伸長(zhǎng)變形，這就叫“熱變形”。
在車削一般軸類時(shí)可不考慮熱變形伸長(zhǎng)問題，但是車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，因?yàn)楣ぜL(zhǎng)，總
伸長(zhǎng)量長(zhǎng)，所以一定要考慮到熱變形的影響。工件熱變形伸長(zhǎng)量可按下式計(jì)算。
△L=aL△t
式中 a—材料線膨脹系數(shù)，1/℃；
L—工件的總長(zhǎng)，mm；
△t—工件升高的溫度，℃。
常用材料的線膨脹系數(shù)，可查閱有關(guān)附錄表。
例 車削直徑為25mm，數(shù)控專業(yè)微信號(hào)cncdar長(zhǎng)度為1200mm的細(xì)長(zhǎng)軸，材料為45鋼，車削時(shí)因受
切削熱的影響，使工件由原來的21℃上升到61℃，求這根細(xì)長(zhǎng)軸的熱變形伸長(zhǎng)量。
解 已知L=1200mm;△t=61℃－21℃=40℃;查表知，45鋼的線膨脹系數(shù)a=11.59×10-6 1/℃
根據(jù)公式（9.5）得：
△L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm
從上式計(jì)算可知，細(xì)長(zhǎng)軸熱變形伸長(zhǎng)量是很大的。由于工件一端夾住，一端頂住，
工件無(wú)法伸長(zhǎng)，因此只能本身產(chǎn)生彎曲。細(xì)長(zhǎng)軸一旦產(chǎn)生彎曲后，車削就很難進(jìn)
行。

減少工件的熱變形主要可采取以下措施：
1、使用彈性回轉(zhuǎn)頂尖 用彈性回轉(zhuǎn)頂尖加工細(xì)長(zhǎng)軸，可有較地補(bǔ)償工件的熱變形伸長(zhǎng)，工件不易彎曲，車削可順利進(jìn)行。
2、加注充分的切削液 車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，數(shù)控專業(yè)微信號(hào)cncdar不論是低速切削還是高速切削，為了減少工件的溫升而引起熱變形，必須加注切液充分冷卻。使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用壽命和工件的加工質(zhì)量。
3、刀具保持銳利 以減少車刀與工件的摩擦發(fā)熱。
六、合理選擇車刀幾何形狀
車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，由于工件剛性差，車刀的幾何形狀對(duì)工件的振動(dòng)有明顯的影響。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：
1、由于細(xì)長(zhǎng)軸剛生差，為減少細(xì)長(zhǎng)軸彎曲，要求徑向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影響徑向切削力的主要因素，數(shù)控專業(yè)微信號(hào)cncdar在不影響刀具強(qiáng)度情況下，應(yīng)盡量增大車刀主偏角。車刀的主偏角取kr=80°～93°。
2、為減少切削煙力和切削熱，應(yīng)該選擇較大的前角，取r0=15°～30°。
3、車刀前面應(yīng)該磨有R11.5～3的斷屑槽，使切削順利卷曲折斷。
4、選擇正刃傾角，取入=3°使切削屑流向待加工表面，并使卷屑效果良好。
5、切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下，并要經(jīng)常保持鋒利。
6、為了減少?gòu)较蚯邢髁Γ瑧?yīng)選擇較小的刀尖圓弧半徑（re<0.3mm）。倒棱的寬度也應(yīng)選得較小，取倒棱寬br1=0.5f。
七、車削細(xì)長(zhǎng)軸的車刀
1、刀片材料為YT15硬質(zhì)合金。
2、切削用量：粗車時(shí)，切削速度vc=50～60m/min；進(jìn)給量f=0..3～0.4mm/r；切削
深度ap=1.5～2mm。精車時(shí)，切削速度vc=60～100m/min；進(jìn)給量 f=0.08～0.12mm/r ；切削深度ap=0.5～1mm.。
3、采用乳化液作切削液。
4、適用范圍：適用于車削光杠、絲桿等細(xì)長(zhǎng)軸。