谈谈车削细长轴加工方法论文

谈谈车削细长轴加工方法论文（共5篇）

1.谈谈车削细长轴加工方法论文 篇一

关键词：细长轴,加工精度,加工方法

1 概述

在机械加工过程中, 有很多轴类零件的长径比L/d>25, 这种轴称为细长轴。细长轴虽然外形并不复杂, 但由于它本身刚性差, 车削时, 在切削力、重力和顶尖顶紧力的作用下, 很容易弯曲甚至失稳。因此, 车削时必须改善细长轴的受力问题, 提高细长轴的加工精度。

2 车削细长轴产生弯曲变形的因素分析

在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种, 一种是:一夹一顶安装;另一种是:两顶尖安装。这里主要分析一夹一顶的装夹方式。

通过实际加工分析, 车削引起细长轴弯曲变形的原因主要有:

2.1 切削力导致变形

在车削过程中, 产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PY及切向切削力PZ。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。

2.1.1 径向切削力PY的影响

径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的, 由于细长轴的刚性较差, 径向力将会把细长轴顶弯, 使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响。

2.1.2 轴向切削力PX的影响

轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的, 它对工件形成一个弯矩。由于细长轴的刚性较差, 其稳定性也较差, 当轴向切削力超过一定数值时, 将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。

2.2 切削热产生的影响

细长轴的散热性差。在切削热的作用下, 工件轴向尺寸会变热伸长, 如果轴的两端为固定支承, 则会因变挤而产生弯曲变形, 甚至会使工件卡死在顶尖间而无法加工。

因此可以看出, 提高细长轴的加工精度问题, 实质上就是改善工艺系统的受力及受热变形的问题。

3 提高细长轴加工精度措施

3.1 选择合适的装夹方法

3.1.1 采用一夹一顶装夹

在该装夹方式中, 如果顶尖顶得太紧, 除了可能将细长轴顶弯外, 还能阻碍车削时细长轴的受热伸长, 导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴, 装夹后会产生过定位, 也能导致细长轴产生弯曲变形。因此采用一夹一顶装夹方式时, 顶尖应采用弹性活顶尖, 弹性回转顶尖有效补偿工件热变形伸长。当工件热变形伸长时, 工件推动顶尖, 使弹性回转顶尖内的碟形弹簧压缩变形, 工件的热变形伸长得到有效补偿, 工件不易产生弯曲, 车削可以顺利进行。同时可在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈, 以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度, 消除安装时的过定位, 减少弯曲变形。

3.1.2 采用跟刀架和中心架

采用一夹一顶的装夹方式车削细长轴, 为了减少径向切削力对细长轴弯曲变形的影响, 传统上采用跟刀架和中心架, 相当于在细长轴上增加了一个支撑, 增加了细长轴的刚度, 可有效地减少径向切削力对细长轴的影响。

3.1.3 采用轴向拉夹法车削细长轴

采用跟刀架和中心架, 虽然能够增加工件的刚度, 基本消除径向切削力对工件的影响。但还不能解决轴向切削力把工件压弯的问题, 因此可以采用轴向拉夹法。轴向夹拉车削是指在车削细长轴过程中, 细长轴的一端由卡盘夹紧, 另一端由专门设计的夹拉头夹紧, 夹拉头给细长轴施加轴向拉力。

在车削过程中, 细长轴始终受到轴向拉力, 解决了轴向切削力把细长轴压弯的问题。同时在轴向拉力的作用下, 会使细长轴由于径向切削力引起的弯曲变形程度减小;补偿了因切削热而产生的轴向伸长量, 提高了细长轴的刚性和加工精度。

3.2 采用反向切削法车削细长轴

反向切削法是指在细长轴的车削过程中, 车刀由主轴卡盘向尾架方向进给。这样在加工过程中产生的轴向切削力使细长轴受拉, 消除了轴向切削力引起的弯曲变形。同时, 采用弹性的尾架顶尖, 可以有效地补偿刀具至尾架一段的工件的受压变形和热伸长量, 避免工件的压弯变形。

3.3 改装中滑板, 设前后刀架

如图1所示, 两把车刀同时车削, 工件振动和变形小, 加工精度高, 适用于批量生产。

3.4 合理地控制切削用量

3.4.1 切削深度 (ap)

在工艺系统刚度确定的前提下, 随着切削深度的增大, 车削时产生的切削力、切削热随之增大, 引起细长轴的受力、受热变形也增大。因此在车削细长轴时, 应尽量减少切削深度。

3.4.2 进给量 (f)

进给量增大会使切削厚度增加, 切削力增大。但切削力不是按正比增大, 因此细长轴的受力变形系数有所下降.如果从提高切削效率的角度来看, 增大进给量比增大切削深度有利。

3.4.3 切削速度 (vc)

提高切削速度有利于降低切削力。随着切削速度的增大, 切削温度提高, 刀具与工件之间的摩擦力减小, 细长轴的受力变形减小。但切削速度过高容易使细长轴在离心力作用下出现弯曲, 破坏切削过程的平稳性, 所以切削速度应控制在一定范围。

3.5 选择合理的刀具角度

前角γo直接着影响切削力、切削温度和切削功率。增大前角, 可以使被切削金属层的塑性变形程度减小, 切削力明显减小。在保证车刀有足够强度前提下, 前角一般取γ=13°~17°。随着主偏角kr的增大, 径向切削力明显减小, 在车削细长轴时, 一般采用大于60°的主偏角。随着刃倾角λs的增大, 径向切削力明显减小, 常采用正刃倾角0°~+10°, 以使切屑流向待加工表面。

4 结论

车削细长轴时, 只要做到采用合理的装夹方法和加工方法, 正确选择刀具几何角度及切削用量, 恰当的冷却润滑, 就可以保证细长轴的加工精度, 避免返修, 报废情况的发生, 提高工作效率, 节约生产成本。

参考文献

[1]牛军珍, 李菁, 薄瑞峰.细长轴车削加工方法探讨[J].华北工学院学报, 2000 (2) :72-74.

[2]刘静香.张春梅.用轴向拉夹法车削细长轴[J].机床与液压, 2004 (2) :139-140.

2.探讨加工细长轴的方法 篇二

关键词：细长轴车削加工 加工质量 预防措施

中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）012-089-02

在机械加工中，有时会遇到当工件的长度与直径之比大于25时，该工件称为细长轴。通常这类零件一般在车床上进行加工。

1 细长轴的工艺特点

细长轴的最大特点是刚性差。在车削过程中，因受切削力、工件重力以及旋转时的离心力的影响，易产生弯曲变形。受切削热的影响，易产生热变形。车削长轴走刀时间长，刀具的磨损较大，影响零件的加工精度。

2 细长轴加工精度误差产生的原因及预防措施

2.1 圆度超差

（1）车床主轴间隙太大，车削前，应检查主轴间隙，并调整合适。（2）毛坯佘量不均匀，切削过程背吃刀量发生变化。加工时应分粗车、精车。（3）用两顶尖装夹时，中心孔接触不良，前后顶尖顶得不紧，前后顶尖产生径向跳动，用两顶装夹工件时，必须松紧适当，若回转顶尖产生径向圆跳动，须及时修理或更换。

2.2 圆柱度超差

（1）用一夹一顶或两顶尖装夹工件时，后顶尖轴线与主轴轴线不同轴。车削前，找正后顶尖，使之与主轴轴线同轴。（2）用卡盘装夹纵向进给车削时，产生锥度是由于车床床身导轨跟主轴轴线不平行。车削前，应调整主轴与床身导轨的平行度。（3）用小滑板车外圆时，是由于小滑板的位置不正，即小滑板刻度线与中滑板的刻度线没有对正“0”线。车削前，必须先检查小滑板的刻线是否与中滑板刻线“0”线对准。（4）工件装夹时悬伸较长，车削时因切削力的影响，使前端让开，造成圆柱度超差。装夹时，尽量减少工件的伸长度，或另一端用顶尖支承，增加装夹的刚性。（5）车刀中途逐渐磨损。车削前，要选择合适的刀具材料，或适当降低切削速度。

2.3 尺寸精度超差

由于切削热的影响，使工件的尺寸发生变化。特别是加工细长轴，热变形的影响更大，因此，在加工细长轴时应设法减少切削热的产生，改善散热条件。

2.4 表面粗糙度超差

（1）车床刚性不足，如滑板塞板塞铁太松，传动零件不平衡或主轴太松而引起振动，车削前，应调整车床各部件的间隙，防止因车床刚性不足而引起的振动。（2）车刀刚性不足或伸出太长而引起振动。车削前，应增加车刀的刚性或正确装夹车刀。（3）工件刚性不足引起振动。车削前，增加工件的装夹刚性。（4）车刀几何参数选择的不合理，如选用过小的前角，后角和主偏角。车削前，应合理选择车刀的角度。（5）切削用量选用不当。车削前，进给量不宜太大，精车佘量和切削速度应选择恰当。

3 细长轴的加工方法

为确保细长轴在加工过程中的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度。在车削过程中应合理地使用中心架、跟刀架来消除工件由于刚性不足而产生的弯曲变形。选用适当的刀具几何参数来消除因切削热的产生而引起的热变形。

3.1 中心架的使用

使用中心架其目的是增加工件的刚度。使用中心架，工件的长度缩短一倍，工件的刚度却成倍提高。中心架安装在导轨上，使用前，应先在工件中间车一段安装中心架支承爪的沟槽，沟槽直径略大于工件的尺寸要求，要使时，三个支承爪松紧适当，在沟槽上加注润滑油。细长轴在车削过程中，要反复检查支承爪的松紧程度，如有松动要及时调整。如图1所示。

3.2 跟刀架的使用

使用中心架虽然能提高工件在车削过程中的刚性，但由于中心架的结构特点，则需要分段车削，工件中间留下接刀痕迹。达不到零件的技术要求。所以中心架的使用具有局限性。而跟刀架则不同。跟刀架固定在中拖板上，随车刀一起作纵向切削运动。跟刀架有两种：一种是有两个支承爪，另外一种有三个支承爪。通常使用三个支承爪的跟刀架车细长轴，因为跟刀架上的三个承爪限制了工件在上下、前后的位移。在车削过程中，工件相对稳定，不易产生振动。使用跟刀架时，支承爪对工件的支承要调到适当的位置，调的太松，车削时，对工件的刚性起不到提高的作用，调的太紧，车削过程中，工件的几何形状会发生变化，达不到质量要求。因此，细长轴在车削过程中，要反复检查支承爪的松紧程度，如有松动要及时调整。如图2所示。

3.3 加注充分的切削液

切削热是在切削过程中产生的，它主要是由工件和刀具传导出去。切削液能带走大量的切削热。如果不用切削液，切削热一部分被切屑带走，一部分传入工件。为防止工件产生热变形，加工时，应加注充分的切削液，减少工件升温，减少工件因热变形而伸长的作用。

3.4 使用弹性活顶尖

车削细长轴时，尽管加注了充分的切削液，但工件的温度总要升高，仍能引起工件的热变形伸长。如果采用通常用的死顶尖或活顶尖，会限制工件伸长，造成工件弯曲变形。若使用弹性活顶尖，当工件伸长时，顶尖会自动后退，不会因工件伸长而产生弯曲变形。当无弹性活顶尖时，可用控制活动顶尖松紧程度的方法来补偿工件的热变形伸长，具体方法是，当后顶尖支顶工件后，用大拇指和食指捏住顶尖，工件正常转动，松开顶尖，顶尖与和工件一起转动。这就说明活顶尖调整的松紧程度合适。

3.5 合理选择车刀的几何形状

合理选择车刀的几何形状的目的是为了减少切削力、切削热、热变形以及振动等。刀具角度中对切削力的影响最大的是前角。

（4）为了减小径向切削力引起的振动，应选择较小的刀尖圆弧半径。

（5）为排屑顺利，车刀应磨有R1.5～3mm的断屑槽。

另外，前角和主偏角对切削温度影响较大，前角增大，散热体积减小，从而散热条件变差，易使切削温度升高。主偏角减小，散热体积增大，散热条件得到改善，有利于降低切削温度。

3.6 选择合理的切削用量

切削用量对切削力的影响主要表现在背吃刀量和进给量上，当增大背吃刀量和进给量时，被切削的金属量增多，切削力明显增大，它不仅使工件弯曲变形，还会引起工件振动。同时，单位时间内切除的金属量增多，产生的切削热也相应增多，致使工件温度上升产生变形。但对刀具的切削温度，切削速度、进给量、背吃量影响程度不同。其中，对切削温度影响最大是切削速度，其次是进给量，背吃量对切削温度影响最小。因此，为了有效地控制切削温度应选用大的背吃刀量和进给量比选择用较大的切削速度有利。

细长轴作为一种常规零件，在机械加工过程中经常遇到。在车削加工过程中，由于它的刚性差，给加工带来了很大的困难。这就要求我们在加工细长轴时，必须采用适当的装夹方式和先进的加工工艺，选择刀具合理的几何参数和合理的切削用量等措施，确保细长轴的加工质量。

参考文献：

[1] 蒋曾福.车工工艺与技能训练[M].北京：高等教育出版社，2004.

3.细长轴车削加工的注意事项 篇三

一、车削细长轴常见的缺陷和产生原因及消除方法

1. 弯曲

产生原因:尾座顶尖顶得过紧;刀具几何参数和切削用量不当, 造成切削力过大;切削时产生热变形;刀尖与支承块间距离过大。

消除方法:装夹力要适当;改善刀具几何参数, 减小切削量;采用冷却液;刀尖与支承块间距离应不超过2mm为宜。

2. 竹节形

产生原因:跟刀架外侧支承块调整过紧, 易在工件中段出现周期性直径变化。

消除方法:支承块调整紧度应适当, 使支承块与工件保持良好接触。

3. 多边形

产生原因:跟刀架支承块与工件接触不良, 有间隙。

消除方法:正确磨好支承块弧面, 改善支承块与工件的接触。

4. 锥度

产生原因:顶尖与主轴中心线对床身轨道不平行;刀具磨损。

消除方法:调整尾座使顶尖与主轴中心线对床身轨道平行;可采用零度后角, 磨出刀尖圆弧半径。

5. 表面粗糙

产生原因:车削振动;支承块材料不当与工件接触不良;刀具几何参数选择不当。

消除办法:选择合理转速减小振动;选择合适材料的支承块;可以磨出尖圆半弧半径, 当工件长度与直径比较大时可以采用宽刃低速光车。

二、车削细长轴的辅助工装

1.卡盘2.尾座主轴3.芯轴4.轴承5.调整螺母

4.浅谈细长轴车削 篇四

工件的长度L与直径d之比大于25 (即长径比L/d>25) 的轴类工件称为细长轴。细长轴的外形并不复杂, 但由于其本身的刚度低, 车削时又受切削力、重力、切削热等因素的影响, 容易产生弯曲变形以及振动、锥度、腰鼓形、竹节形等缺陷, 难以保证加工精度。长径比越大, 加工就越困难。

2 车细长轴的方法

车削细长轴主要是解决工件车削过程中的刚性问题及变形问题。所以车削细长轴的关键就是合理使用中心架和跟刀架, 解决工件的热变形伸长及合理选择车刀的几何形状等。

2.1 合理使用中心架和跟刀架

1) 中心架的使用。中心架安装在床身导轨上。当中心架支承在工件中间时, 工件长度相当于减少了一半, 而工件的刚性却提高了好几倍。

安装中心架之前, 应先在工件中间车一段安装中心架支承爪的沟槽, 沟槽直径略大于工件的尺寸要求, 沟槽的宽度大于支承爪的直径。安装中心架后, 要使3个支承爪松紧适当, 在沟槽上加注润滑油。在车削过程中, 要经常检查支承爪的松紧程度, 发现松动及时调整。

对于工件中间不需要加工的细长轴, 可采用辅助套筒的方法安装中心架。把套筒套在轴的外圆上, 调整并拧紧两端3个螺钉, 使套的轴线和工件轴线重合。中心架的支承爪支承在辅助套筒的外圆上, 其注意事项与支承在工件沟槽中相同。

2) 跟刀架的使用。使用中心架能提高工件车削过程中的刚性, 但由于工件分两段车削, 因此工件中间有接刀痕迹。对不允许有接刀的工件, 应采用跟刀架的方法。跟刀架是固定在床鞍上, 和车刀一起作纵向运动。跟刀架有两爪和三爪之分。车削细长轴时, 最好使用三爪跟刀架, 因为使用3个支承爪的跟刀架, 能使工件在上下、前后均不能移动, 车削稳定, 不易产生振动。使用跟刀架时, 一定要注意支承爪对工件的支承要松紧适当, 若太松, 起不到提高刚性的作用, 若太紧, 影响工件的形状精度, 车出的工件呈“竹节形”。车削过程中, 要经常检查支承爪的松紧程度, 进行必要的调整。

2.2 减少与补偿工件的热变形伸长

车削时, 由于切削热的影响, 使工件随温度升高而逐渐伸长变形, 称为热变形。在车削一般轴类工件时, 可不考虑热变形伸长问题。但是, 车削细长轴时, 因为工件长, 热变形伸长量大, 所以一定要考虑到热变形的影响。工件热变形伸长量可按下式计算。

式中, △L为工件热变形伸长量 (mm) ;

α为材料的线膨胀系数 (1/℃) ;

L为工件全长 (mm) ;

△t为工件升高的温度 (℃) 。

例:车削直径为Φ25mm, 长度为1 200mm的细长轴, 材料为45钢, 车削时因受切削热的影响, 使工件由原来的21℃上升到61℃, 求这根细长轴的热变形伸长量。

解:已知L=1 200mm, △t=61℃-21℃=4O℃, 查表45钢的线膨胀系数。

从上例计算可知, 细长轴热变形伸长量是很大的。由于工件一端夹紧, 一端顶住, 工件无法伸长, 所以只能使本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲, 车削就很难进行, 因此, 必须采取措施减少工件的热变形。

减少工件的热变形可采取以下措施:

1) 使用弹性回转顶尖

弹性回转顶尖的结构如图1所示。顶尖用圆柱滚子轴承、滚针轴承承受背向力, 推力球轴承承受进给力。在短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间, 放置若干片碟形弹簧。当工件热变形伸长时, 工件推动顶尖通过圆柱滚子轴承, 使碟形弹簧压缩变形。生产实践证明, 用弹性回转顶尖加工细长轴, 可有效地补偿工件的热变形伸长, 工件不易弯曲, 车削可顺利进行。

1-顶尖2-圆柱滚子轴承3-碟形弹簧4-推力球轴承5-滚针轴承

2) 浮动夹紧和反向进给车削

如图2所示, 细长轴采用一夹一顶装夹方式, 其卡爪夹持的部分不宜过长, 一般为15mm左右, 最好用Φ3×200mm的钢丝垫在卡爪的凹槽中。这样细长轴左端的夹持就形成线接触的浮动状态, 使细长轴在卡盘内能自由调节, 切削过程中热变形伸长的细长轴, 不会因卡盘夹死而产生弯曲变形。

1-卡盘2-细长轴3-弹性回转顶尖

采用反向进给时, 进给力F拉直工件已切削部分, 并推进工件待切削部分由右端的弹性回转顶尖支撑并补偿, 细长轴不易产生弯曲变形。浮动夹紧和反向进给车削能使工件达到较高的加工精度和较小的表面粗糙度值。

3) 加注充分的切削液

车削细长轴时, 无论是低速切削, 还是高速切削, 加注充分的切削液能有效地降低切削区域的温度, 从而减少工件的热变形伸长, 延长车刀的使用寿命。

4) 保持刀具锋利

保持刀具锋利可以减少车刀与工件之间的摩擦发热。

2.3 合理选择车削用量

车削细长轴时, 应分粗车和精车, 若选用材料为YT 15、形状为图1所示的车刀, 粗车时切削用量应选ap=1.5mm~2mm, =0.3mm/r~0.4mm/r, v=50m/min~60m/min比较合适。

精车时切削用量应选ap=0.5mm~lmm, f=0.08mm/x~0.12mm/r, v=60m/min~100m/min比较合适。

摘要：本文论述了细长轴的特点, 加工中容易出现的一些问题。虽然车细长轴的难度较大, 但只要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择车刀的几何参数3个关键技术, 问题就迎刃而解了。

关键词：细长轴,中心架,跟刀架,工件热变形伸长量,腰鼓形

参考文献

[1]崔国利.机械加工技术与实训.机械工业出版社, 2010.

5.谈谈车削细长轴加工方法论文 篇五

1 用四爪单动卡盘装夹

1.1 预调卡盘爪:

使其中两爪呈对称布置, 另两爪呈不对称位置, 其偏离主轴中心的相对距离大致等于工件的偏心距 (图2) 。

1.2 装夹工件:用百分表找正,

使偏心轴线与车床主轴轴线重合, 找正a点用卡爪调整, 找正b点用木锤或铜棒轻轻敲击。 (图3)

1.3 效正偏心距:

将百分表杆触头垂直接触工件外圆上, 并使百分表压缩量为0.5~1mm左右, 用手缓慢转动卡盘使工件转一周, 百分表指示处读数的最大值和最小值的一半即为偏心距。按此方法效正a、b两点的偏心距基本一致, 并在图样规定的公差范围 (±0.2mm) 内。

1.4 夹紧:

将四爪均匀地紧一遍, 检查确认偏心圆线和侧素线在夹紧时没有位移。

1.5 复查偏心距:

当还剩0.5mm左右精车余量时, 可按图4所示方法复查偏心距。将百分表杆触头垂直接触工件外圆上, 用手缓慢转动卡盘使工件转一周, 检查百分表指示处读数的最大值和最小值的一半是否在±0.2mm范围内。若偏心距超差, 则略紧相应卡盘爪即可。

若多件连续加工, 装卸工件时活动卡盘中其中一个夹爪即可, 但要随时复查偏心距。

2 用三爪自定心卡盘装夹

在三爪的任意一个爪与工件接触面之间, 垫上一块预先选好的垫片, 使工件轴线相对于车床主轴轴线产生的位移等于工件的偏心距 (图5) 。

2.1 垫片厚度的计算

垫片厚度可按以下公式计算:x=1.5e±1.5△e

式中:x—垫片厚度, mm;e—要求的偏心距, mm;

△e—试切后, 实测偏心距误差, mm。实测结果比要求的大取负号, 反之取正号。

2.2 注意事项

2.2.1 应选用硬度较高的材料做垫块,

以防止在装夹时发生挤压变形。垫块与卡盘接触的一面应做成与卡爪圆弧相同的圆弧面, 否则接触面会产生间隙, 造成偏心距误差。

2.2.2 装夹时, 工件轴线不能歪斜, 否则会影响加工质量。

2.2.3 对精度要求较高的偏心工件,

必须按上述方法计算垫片厚度, 首件试切不考虑△e, 根据首件试切后实测的偏心距误差, 对垫片厚度进行修正, 然后方可正式切削。

2.2.4 若多件连续加工, 装卸工件时活动卡盘中其中一个夹爪即可, 但要随时复查偏心距。

3 结论

此两种装夹方法定位准确, 加工精度高, 避免了用镗床打中心孔的传统方法, 适合于偏心距较小的短偏心轴的加工。若加工批量大, 还可以采用专用夹具的装夹方法。

摘要：偏心轴在机械设备中应用非常广泛, 而且其精度往往要求很高, 正确的装夹方法是零件加工精度的重要保证。

关键词：短偏心轴,车削加工,装夹方法

参考文献

[1]张超英, 罗学科.数控机床加工工艺、编程及操作实训[M].北京:高等教育出版社, 2003.