摘要：本文根据细长轴的定义阐述在车削过程中的难点并使用中心架、跟刀架等解决方法进行分析论证，仅供参考。
关键词：细长轴；车削；方法
一．细长轴的定义：
细长轴是指工件长度和直径比大于20～25的轴，由于长度和直径比大，刚性差，在车削过程中极易产生变形和振动，且连续切削时间长，刀具磨损大，不易获得较好的加工精度和表面质量。具体如下：
1、工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，降低加工精度，严重影响其圆柱度和表面粗糙度。
2、在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，车削就很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡住。
因此，车细长轴是一种难度较大的加工工艺。虽然车细长轴的难度较大，但它也有一定的规律性，主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几何形状等三个关键技术，问题就迎刃而解了。
二、使用中心架支承车细长轴
在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。一般车削细长轴使用中心架的方法有：
1、中心架直接支承在工件中间 当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间，这样支承，L/d值减少了一半，细长轴车削时的刚性可增加好几倍。在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，表面粗糙度及圆柱度误差要小，否则会影响工件的精度。车削时，中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油。为了使支承爪与工件保持良好的接触，也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。
2、用过渡套筒支承车细长轴，用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难的。为了解决这个问题，可加用过渡套筒的处表面接触。过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合，即可车削。
三、使用跟刀架支承车细长轴
跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，跟刀架可以跟随车刀移动，抵消径向切削时可以增加工件的刚度，减少变形。从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。从跟刀架的设计原理来看，只需两只支承爪就可以了，因车刀给工件的切削抗力，使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。但是实际使用时，工件本身有一个向下重力，以及工件不可避免的弯曲，因此，当车削时，工件往往因离心力瞬时离开支承爪、接触支承爪而产生振动。
采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由车刀抵住，使工件上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。因此车细找轴时一个非常关键的问题是要应用三个爪跟刀架。
四、减少工件的热变形伸长
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，这就叫“热变形”。在车削一般轴类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，总伸长量长，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。
△L=aL△t
式中 a是材料线膨胀系数，L是工件的总长，△t是工件升高的温度，常用材料的线膨胀系数，可查阅有关附录表。
例 车削直径为25mm，长度为1200mm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。
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解 已知L=1200mm；△t=61℃－21℃=40℃；查表知，45钢的线膨胀系数a=11.59×10-6 1/℃
根据公式得：
△L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm
从上式计算可知，细长轴热变形伸长量是很大的。由于工件一端夹住，一端顶住，工件无法伸长，因此只能本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲后，车削就很难进行。减少工件的热变形主要可采取以下措施：
1、使用弹性回转顶尖 用弹性回转顶尖加工细长轴，可有较地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。
2、加注充分的切削液 车削细长轴时，不论是低速切削还是高速切削，为了减少工件的温升而引起热变形，必须加注切液充分冷却。使用切削液还可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。
3、刀具保持锐利，以减少车刀与工件的摩擦发热。
五、合理选择车刀几何形状
车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀的几何形状对工件的振动有明显的影响。选择时主要考虑以下几点：
1、由于细长轴刚性差，为减少细长轴弯曲，要求径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素，在不影响刀具强度情况下，应尽量增大车刀主偏角。车刀的主偏角取kr=80°～93°。
2、为减少切削力和切削热，应该选择较大的前角，取r0=15°～30°。
3、车刀前面应该磨有R11.5～3的断屑槽，使切削顺利卷曲折断。
4、选择正刃倾角，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，并要经常保持锋利。刀刃尽量少有纹崩现象，以减小车削中的径向分力。
6、为了减少径向切削力，应选择较小的刀尖圆弧半径（re<0.3mm）。倒棱的宽度也应选得较小，取倒棱宽br1=0.5f。
7.充分使用切削液，降低切削温度，减少工件受热而产生的线膨胀，避免发生弯曲变形。
8.随时检查顶尖的松紧程度，及时进行调整处理，防止工件出现竹节形，多棱形。
六、车削细长轴的车刀
1、刀片材料为YT15硬质合金。
2、切削用量：粗车时，切削速度vc=50～60m/min；进给量f=0..3～0.4mm/r；切削深度ap=1.5～2mm。精车时，切削速度vc=60～100m/min；进给量 f=0.08～0.12mm/r；切削深度ap=0.5～1mm.。
3、采用乳化液作切削液。
总之，细长轴车削的难度是很大的，但只要抓住以上几个方面，细长轴的加工质量就会大大的提高。
参考文献：
[1]机械工业部.中级车工工艺学[M].北京：机械工业出版社，1998：20-25.
[2]高喜贤.车工基本技术[M].北京：金盾出版社，1996：31-35.
[3]韦富基.零件普通车削加工[M].北京：电子工业出版社，2010：80-83.
论文作者:卜利青
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/10/31
标签：工件论文; 车刀论文; 弯曲论文; 线膨胀论文; 中心论文; 刚性论文; 套筒论文; 《基层建设》2017年第20期论文;