在機械加工過程中榛舍，有很多軸類零件的長徑比L/d>25瘦肥。在切削力入荞、重力和頂尖頂緊力的作用下, 橫置的細長軸很容易彎曲甚至失穩(wěn)，因此挟伯，車削細長軸時必須改善細長軸的受力問題捌冲。

加工方法： 采用反向進給車削, 選用合理的刀具幾何參數(shù)、切削用量拇支、拉緊裝置和軸套式跟刀架等一系列有效措施麸颜。

一、車削細長軸產(chǎn)生彎曲變形的因素分析

在車床上車削細長軸采用的傳統(tǒng)裝夾方式主要有兩種：一種方式是：一夾一頂安裝唬爹；另一種方式是：兩頂尖安裝朴魁。這里主要分析一夾一頂?shù)难b夾方式。如圖1所示押赋。

圖1 一夾一頂裝夾方式及受力分析

通過實際加工分析牙娇，車削引起細長軸彎曲變形的原因主要有：

1. 切削力導(dǎo)致變形

在車削過程中，產(chǎn)生的切削力可以分解為軸向切削力PX仙冕、徑向切削力PY及切向切削力PZ粱快。不同的切削力對車削細長軸時產(chǎn)生彎曲變形的影響是不同的。

1）徑向切削力PY的影響

徑向切削力是垂直作用在通過細長軸軸線水平平面內(nèi)的叔扼，由于細長軸的剛性較差事哭，徑向力將會把細長軸頂彎，使其在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形.徑向切削力對細長軸彎曲變形的影響瓜富，見圖1鳍咱。

2）軸向切削力PX的影響

軸向切削力是平行作用在細長軸軸線方向上的降盹，它對工件形成一個彎矩。對于一般的車削加工流炕，軸向切削力對工件彎曲變形的影響并不大澎现，可以忽略。但是由于細長軸的剛性較差每辟，其穩(wěn)定性也較差，當(dāng)軸向切削力超過一定數(shù)值時干旧，將會把細長軸壓彎而發(fā)生縱向彎曲變形渠欺。如圖2所示。

圖2 軸向切削力的影響及受力分析

2. 切削熱產(chǎn)生的影響

加工產(chǎn)生的切削熱椎眯，會引起工件熱變形伸長酥丛。由于在車削過程中，卡盤和尾架頂尖都是固定不動的咒舰，因此兩者之間的距離也是固定不變的蘸暮。這樣細長軸受熱后的軸向伸長量受到限制，導(dǎo)致細長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形埂帜。

因此可以看出懊据，提高細長軸的加工精度問題，實質(zhì)上就是控制工藝系統(tǒng)的受力及受熱變形的問題跑科。

二接纽、提高細長軸加工精度的措施

在細長軸加工過程中，為提高其加工精度贝渣，應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)條件阶铝，采取不同的措施，以提高細長軸的加工精度确告。

1. 選擇合適的裝夾方法

在車床上車削細長軸采用的兩種傳統(tǒng)裝夾方式中惊也，采用雙頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確遇患，容易保證同軸度统台。但用該方法裝夾細長軸，其剛性較差暂刘，細長軸彎曲變形較大饺谬，而且容易產(chǎn)生振動.因此只適宜于安裝長徑比不大、加工余量較小谣拣、同軸度要求較高的工件募寨。

加工細長軸通常采用一夾一頂?shù)难b夾方式。但是在該裝夾方式中森缠，如果頂尖頂?shù)锰o拔鹰，除了可能將細長軸頂彎外仪缸，還能阻礙車削時細長軸的受熱伸長，導(dǎo)致細長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形列肢。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸恰画，裝夾后會產(chǎn)生過定位，也能導(dǎo)致細長軸產(chǎn)生彎曲變形.因此采用一夾一頂裝夾方式時瓷马，頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖拴还，使細長軸受熱后可以自由伸長，減少其受熱彎曲變形裂怕；同時可在卡爪與細長軸之間墊入一個開口鋼絲圈症影，以減少卡爪與細長軸的軸向接觸長度，消除安裝時的過定位椒缀，減少彎曲變形垦亲。如圖3所示。

圖3 一夾一頂裝夾的改進方式

2. 直接減少細長軸受力變形

1）采用跟刀架和中心架

采用一夾一頂?shù)难b夾方式車削細長軸脑播，為了減少徑向切削力對細長軸彎曲變形的影響常迹，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，相當(dāng)于在細長軸上增加了一個支撐冗级，增加了細長軸的剛度奖卒，可有效地減少徑向切削力對細長軸的影響。

2）采用軸向拉夾法車削細長軸

采用跟刀架和中心架粮森，雖然能夠增加工件的剛度室拿，基本消除徑向切削力對工件的影響。但還不能解決軸向切削力把工件壓彎的問題拢宛，特別是對于長徑比較大的細長軸磺穷，這種彎曲變形更為明顯。因此可以采用軸向拉夾法車削細長軸渤昌。軸向夾拉車削是指在車削細長軸過程中虽抄，細長軸的一端由卡盤夾緊，另一端由專門設(shè)計的夾拉頭夾緊独柑，夾拉頭給細長軸施加軸向拉力迈窟，如圖4所示。

圖4 軸向夾拉車削及受力情況

在車削過程中忌栅，細長軸始終受到軸向拉力车酣，解決了軸向切削力把細長軸壓彎的問題。同時在軸向拉力的作用下索绪，會使細長軸由于徑向切削力引起的彎曲變形程度減泻薄；補償了因切削熱而產(chǎn)生的軸向伸長量，提高了細長軸的剛性和加工精度娘摔。

3）采用反向切削法車削細長軸

反向切削法是指在細長軸的車削過程中窄坦，車刀由主軸卡盤向尾架方向進給，如圖5所示凳寺。

圖5 反向切削法加工及受力分析

這樣在加工過程中產(chǎn)生的軸向切削力使細長軸受拉鸭津，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時旁核，采用彈性的尾架頂尖沫跨，可以有效地補償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L量，避免工件的壓彎變形麦葱。

采用雙刀車削細長軸改裝車床中滑板涝猩，增加后刀架，采用前后兩把車刀同時進行車削盖础，如圖6所示。

圖6 雙刀加工及受力分析

兩把車刀试授，徑向相對伶肚，前車刀正裝，后車刀反裝辈畜。兩把車刀車削時產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消侄含。工件受力變形和振動小，加工精度高洽腊，適用于批量生產(chǎn)褒醒。

4）采用磁力切削法車削細長軸

磁力切削法的原理與反向切削法原理基本相同。在車削過程中池摧，細長軸由于受到磁力拉伸的作用焦除，可以減少細長軸加工時的彎曲變形，提高細長軸加工精度作彤。

3. 合理地控制切削用量

切削用量選擇的是否合理膘魄，對切削過程中產(chǎn)生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的竭讳。因此對車削細長軸時引起的變形也是不同的创葡。

1）切削深度(t)

在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大绢慢，車削時產(chǎn)生的切削力灿渴、切削熱隨之增大，引起細長軸的受力胰舆、受熱變形也增大骚露。因此在車削細長軸時，應(yīng)盡量減少切削深度。

2）進給量(f)

進給量增大會使切削厚度增加荸百，切削力增大槽邮。但切削力不是按正比增大，因此細長軸的受力變形系數(shù)有所下降.如果從提高切削效率的角度來看债竖，增大進給量比增大切削深度有利调捍。

3）切削速度(v)

提高切削速度有利于降低切削力。這是因為姨猖，隨著切削速度的增大吃它，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小漆逐，細長軸的受力變形減小驼凌。但切削速度過高容易使細長軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲，破壞切削過程的平穩(wěn)性撬替，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍唾姊。對長徑比較大的工件，切削速度要適當(dāng)降低梦柬。

4. 選擇合理的刀具角度

為了減小車削細長軸產(chǎn)生的彎曲變形驱劳，要求車削時產(chǎn)生的切削力越小越好，而在刀具的幾何角度中磺送，前角驻子、主偏角和刃傾角對切削力的影響最大。

1）前角(γ)

前角(γ) 其大小直接著影響切削力估灿、切削溫度和切削功率.增大前角崇呵，可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小，切削力明顯減小馅袁。 增大前角可以降低切削力域慷，所以在細長軸車削中，在保證車刀有足夠強度前提下司顿，盡量使刀具的前角增大芒粹，前角一般取γ=13°～17°。

2）主偏角(kr)

主偏角(kr) 其大小影響著3個切削分力的大小和比例關(guān)系大溜。隨著主偏角的增大化漆，徑向切削力明顯減小，切向切削力在60°～90°時卻有所增大钦奋。在60°～75°范圍內(nèi)座云，3個切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細長軸時付材，一般采用大于60°的主偏角离春。

3）刃傾角(λs)

刃傾角(λs)傾角影響著車削過程中切屑的流向鼠废、刀尖的強度及3個切削分力的比例關(guān)系。隨著刃傾角的增大集圈，徑向切削力明顯減小络蜘，但軸向切削力和切向切削力卻有所增大。刃傾角在-10°～+10°范圍內(nèi)恩奢，3個切削分力的比例關(guān)系比較合理与沪。在車削細長軸時，常采用正刃傾角0°～+10°阎恒，以使切屑流向待加工表面陨柴。

三、結(jié)論

由于細長軸剛性差棺厚，車削時產(chǎn)生的受力苞番、受熱變形較大，很難保證細長軸的加工質(zhì)量要求离钱。通過采用合適的裝夾方式和先進的加工方法锭化，選擇合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保證細長軸的加工質(zhì)量要求巧鸭。

（前沿數(shù)控技）

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