长城汽车股份有限公司河北省汽车工程技术研究中心 河北保定 071000
摘要：细长轴是指零件的轴长度与直径之比（L/D）大于20。在对细长轴进行车削加工时，由于其刚性较差等特点，零件易产生弯曲变形、振动等问题，大大降低了加工精度，故细长轴车削加工是金属车削加工工艺的难点。为了提高细长轴车削加工精度，应分析加工误差产生的原因，并提出一些改进的工艺措施。
关键词：细长轴；加工方法；探讨
Study on processing technology of slender shaft
SangYuan Fu Pengbiao
Great Wall Motor Company，Automotive Engineering Technical Center of HeBei，baoding 071000
Abstract：slender shaft refers to the ratio（L/D）of the length to diameter of a part greater than 20.When the slender shaft turning processing，due to its anti poor rigidity，parts easy to produce the problem such as bending deformation and vibration，greatly reduces the processing precision，the slender shaft turning processing is a key problem for metal cutting processing technology[.In order to improve the precision slender shaft turning processing，should analyze the causes of machining error，process and puts forward some improvement measures.
Keywords：slender shaft；Processing methods；To discuss
1细长轴车削加工的问题与变形分析
1.1 细长轴车削加工的问题
细长轴车削加工主要存在以下问题。
（1）易产生弯曲变形。细长轴产生弯曲变形的原因主要有刚性较差和热变形大。细长轴刚性较差，零件受自重影响、车削时受到切削力作用都能产生弯曲变形。细长轴热变形大，在车削过程中所产生的热量会使零件产生很大的线膨胀，而零件两端夹具的顶压作用限制了零件两端点的延伸，从而使零件被迫产生弯曲变形。
（2）工艺要求高。在对细长轴车削加工过程中，对于机床、夹具、刀具等有比较严格的要求，同时需要工作人员具有较高的技术水平和细心的工作态度。如果加工过程中的某个环节处理不好就会产生质量问题，如径向跳动超差、产生震纹等。
1.2 细长轴车削加工的变形分析
在车床上车削细长轴时，一般采用一夹一顶的装夹方式，即细长轴的一端用尾架顶尖支撑，另一端采用卡盘夹住。下面分别分析细长轴在切削力作用下的受力弯曲变形和车削热作用的受热弯曲变形。
径向切削力Fy对弯曲变形的影响。径向切削力与细长轴的轴线垂直，对细长轴施加了一个径向的压力。因为细长轴刚性比较差的原因，这个径向切削力就可能将细长轴压弯，从而产生弯曲变形。
轴向切削力Fx对弯曲变形的影响。轴向切削力与细长轴的轴线平行，对细长轴施加了一个弯矩力。由于细长轴的较差的刚性和稳定性，虽然这个弯矩不是很大，但仍可能将细长轴压弯，从而产生弯曲变形，式中：α为材料线膨胀系数，L为零件长度，Δt是温度差。
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2加工方法的重点
2.1 反向切削
反向切割主要是指加工过程中车刀从卡盘方向移动到尾座方向的过程，这也是细长轴切割的重点部分，尤其应用在小直径细长轴中。一般在长度在500mm以上，直径20mm以下必须选择反向切割；长度在1500mm并且直径在30mm左右，则采取正向切割。了解分析正向切割，要求设备具有较高的精度，主轴中线和尾座中心之间的直线度偏差也要求在0.02mm之间，否则会导致光杠未达到质量标准，出现较大的弯度。
2.2 两爪跟刀架的使用
三爪跟刀架也可以切削出合格的细长轴，将工件夹在三爪和车刀之间，组成两对径向压力，使工件绕轴线旋转，防止工件的移动，从而有效的减少工件的变形和切割振动。一般情况下，除了三爪跟刀架能够切削出细长轴，两爪跟刀架也可以切削出细长轴。
两爪跟刀架两爪轴线之间的角大于90度，三爪跟刀架三爪之间的夹角为90度，正常情况下，两爪跟刀之间的合作点主要作用在工件的中心，刀在水平和垂直分离的作用之下，将反向切削的作用力作用在工件上，使得三点合成的力作用在工件的轴心，从而达到靠力的平衡来实现工件能够绕着轴心进行旋转。
3加工工装的方法探讨
3.1 采取可伸缩的弹簧顶尖
工件受到切削时，受热膨胀伸长时，弹簧顶夹可以避免工件压缩变形。由于顶夹难以购买，一般在切削直径较小的细长轴时，采用尾座套管托架。
对于较为普通的顶夹，顶紧力掌握的更好，顶尖夹住工件之后，手能够稳住 旋转的顶尖头是最为合适的。在加工过程中，还要时时观察，防止出现顶力过紧，导致工件变形的状况。
3.2 车削细长轴托架
细长轴在长度长、直径细的情况下，车削到车尾或者车头时，会在中间车削很长一段时间受不到控制，尤其是在加工量不均匀以及在离心力的作用下，导致工件发生振动，容易弯曲，这时要控制细长轴甩动，防止切削无法继续进行。
4 细长轴的加工缺陷以及解决办法
细长轴常见的加工和切削出现的问题，多数为切削的振动纹路、弯曲度大、锥度较大等问题。这些问题多见于粗加工过程中，当加工到细长轴直径0.7倍的长度时，由于其刚性较差，工件变形产生振动，这就造成了加工出现问题，难以满足细长轴加工的精度要求。但精加工一般都不会出现以上的问题，出现这样的问题，也往往是因为加工过程中夹爪与工件的配合不好，导致在夹紧工件过程中，工件出现过松或者是过紧的情况。
若是出现以上这种情况，在粗加工过程中则应该加入适当的油性切割液，起到润滑的效果，防止跟夹爪过快的磨损，出现工件偏离轴心，产生弯曲或者振动。
除此之外，也要在细长轴加工过程中，及时的进行调整，防止研磨出现松动。细长轴弯曲度超标主要是因为毛坯料的应力较大，粗加工促使细长轴应力回弹，弯曲变形。因此，需要选择应力稍微小的毛坯料，保持材料退火，顶尖的顶力保持适度。
在精加工加工过程中，细长轴常常出现的缺陷则是工件表面的粗糙度达不到工件的要求，出现扎刀或者啃刀的情况，这就需要我们在精加工的过程中将车刀刃口进行研磨，使其磨削平整，降低表面的粗糙度值。
刀具安装的中心也要与细长轴的旋转中心对准，防止扎刀现象出现，同时背吃刀量也尽量不能超过0.05mm，避免出现啃伤的现象。
结语：
综上所述，总结了细长轴的加工方法以及相应的特点，即细长轴加工方法的重点、加工工装的方法以及加工切削刀具选用方法、切削的用量以及其加工效果，总结细长轴加工的缺陷和解决的办法等，这能够更好的帮助学习细长轴的加工方法，在不断的实践中积累经验，从而更好的为社会服务。
参考文献：
[1]李永祥.细长轴的车削加工方法[J].工程机械，2017.
论文作者:桑园,符朋标
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/20
标签：加工论文; 工件论文; 弯曲论文; 过程中论文; 零件论文; 刚性论文; 直径论文; 《基层建设》2018年第33期论文;