细长轴车削加工方法技术研究.docx

细长轴车削加工方法技术研究摘要：针对影响加工细长轴零件精度等因素分析了如何提细长轴零件的加工精度从细长轴车削加工的特点入手着重研究和探讨在细长轴车削加工中车刀主要几何参数的选择、切削用量三要素的选择以及车削细长轴经常遇到的问题的处理方法这对生产实践具有很好的指导作用。关键词：细长轴几何参数切削用量精度通常轴的长度与之直径比大于20～25（即L/d≥20～25）的轴称之为细长轴。这类零件一般在车床上进行加工。在车削过程中由于其刚性差在切削力和切削热的作用下细长轴很容易产生弯曲变形这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性使加工出来的细长轴产生中间粗、两头细的形状严重影响零件的加工精度.同时细长轴产生弯曲变形后还会引起工艺系统振动影响零件的粗糙度。一、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：一种方式是：一夹一顶安装；另一种方式是：两顶尖安装。这里主要分析一夹一顶的装夹方式。如图1所示。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：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。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见图1。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。对于一般的车削加工轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大可以忽略。但是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。如图2所示。2、切削热产生的影响加工产生的切削热会引起工件热变形伸长。由于在车削过程中卡盘和尾架顶尖都是固定不动的因此两者之间的距离也是固定不变的。这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。因此可以看出提高细长轴的加工精度问题实质上就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。二、提高细长轴加工精度的措施在细长轴加工过程中为提高其加工精度应根据不同的生产条件采取不同的措施以提高细长轴的加工精度。选择合适的装夹方法在车床上车削细长轴采用的两种传统装夹方式中采用双顶尖装夹工件定位准确容易保证同轴度。但用该方法装夹细长轴其刚性较差细长轴弯曲变形较大而且容易产生振动.因此只适宜于安装长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高的工件。加工细长轴通常采用一夹一顶的装夹方式。但是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使细长轴受热后可以自由伸长减少其受热弯曲变形；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。直接减少细长轴受力变形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。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特别是对于长径比较大的细长轴这种弯曲变形更为明显。因此可以采用轴向拉夹法车削细长轴。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。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。合理地控制切削用量切削用量选择的是否合理对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。因此对车削细长轴时引起的变