掌握细长轴特性,保证细长轴加工质量
作者：裴启军
来源：《职业·中旬》2012年第01期
车削细长轴时，由于存在刚性差、工件热刀具磨损、径向切削力、自重和离心力等原因，加工起来比较困难，致使工件产生弯曲、变形和振动现象，从而影响细长轴的加工精度。因此，加工细长轴时，必须充分地了解细长轴的结构及工艺特点，采用合理的加工工艺，选择合适的刀具、正确的切削用量，从根本上解决上述问题，提高细长轴的加工质量。
一、细长轴的结构及工艺特点
常规情况下，一般把长度（L）与直径（d）之比大于25的轴类零件，称为细长轴。细长轴的外形并不复杂，但是，由于L/d比值较大，刚性差（L/d比值越大，刚性越差），车削难度大，所以，细长轴又属于典型的特殊结构零件。因此，在加工细长轴时，应对其结构及工艺特点加以重视，否则难以保证加工精度。
首先，细长轴刚性差，车削过程中受切削力、自身重量的离心力等外界影响，极易产生弯曲和振动，影响工件的加工精度和表面粗糙度。车削时常采用一些辅助工夹具提高工件刚性，通过用降低转速减小加工时振动。其次，细长轴常采用的两顶尖或一夹一顶的装夹方法，但由于每次走刀时间较长，车削时产生的热和刀架卡爪与工件发生摩擦所产生的热，使工件轴向伸长，如果工件两端没有伸长的余地，就会产生弯曲。通常采用弹性尾顶尖，解决工件轴向伸长的问题。第三，由于工件较长，刀具在切削过程中磨损较大，出现工件加工精度降低和表面粗糙度增大的问题。第四，车削细长轴时，一般都选用数值较大的前角和主偏角，降低径向切削力（径向是工件刚性最差的方向）。第五，车削细长轴时，由于使用一些辅助支承来增加工件的刚性，因此也增大了整个工艺系统的共振因素，容易造成工件形状误差，影响加工精度。因此，车削细长轴，要对刀具的结构及几何角度、切削用量、工件装夹进行合理选择。要对工件刀具辅助工装夹具进行调整，保证工件加工精度。
二、正确使用辅助支承，增强细长轴刚性，防止工件变形
细长轴在车削时，通常采用一夹一顶或两顶尖的装夹加工，为了增加工件的刚性一般选用中心架或跟刀架作辅助支承；对一些长而重的细长轴，采用木垫支承法；对直径较小的细长轴，可采用拖架支承法。下面笔者主要对使用中心架支承法和跟刀架支承法进行介绍，对木垫支承法做简要说明。
1.用中心架车削细长轴
使用中心架增加细长轴的刚性，防止工件弯曲，是一种简单而有效的方法。采用中心架来支承工件，可使工件的长度与直径的比值减小一半，细长轴的刚性可增加几倍，能防止车削时
因刚性差引起的各种现象发生。使用中心架支承工件有两种方式：一种是用中心架直接支承在工件中间，另一种是用过渡套筒间接支承工件。在采用中心架直接支承工件之前，必须先在工件毛坯中间部位车出一段来放置中心架支承爪的沟槽。沟槽的表面粗糙度值要小，圆柱度误差也小，否则会影响工件加工精度，必要时还须用铁砂布对沟槽的外圆表面进行抛光，以减小沟槽表面粗糙度值。车削沟槽时，要注意沟槽的直径比图样上要求的工件最大外圆直径大2mm左右。一般情况下，将毛坯车圆即可。
如果在细长轴中间车削这样一条沟槽比较困难，或工件中间不需要加工细长轴，及在安置中心架的地方是键槽、花键等不规则的表面，可采用安装过渡套筒间接支承中心架的方法。在使用过渡套筒时，要保证过渡套筒外圆表面光滑，圆柱度要在±0.01mm，通过调整过渡套筒两端的四个螺钉使过渡套筒的中心轴与机床主轴中心轴线重合。
调整的方法是：先用划针将套筒与机床主轴中心轴线的跳动量校正在0.01mm以内，然后将百分表吸附在刀架上，转动卡盘，调整两端螺钉，使其跳动量在0.01mm之内，并用这些螺钉支承工件表面，中心架支承爪支承在过渡套筒的外边面，就可以车削了。低速车削时，要用机油润滑过渡套筒与支承爪接触之处；高速车削时，要用冷却液浇注在套筒的外表面，防止两者之间摩擦发热。不管采用任何形式的支承，必须按照调整顺序来调整中心架。调整时应先调整中心架上的螺钉和下面的两个支承爪，再用紧固螺钉紧固，然后把上盖盖好固定，最后调整上面的一个支承爪，并用紧固螺钉紧固。同时，要保证中心架支承爪与工件应轻微接触，间隙大小适当。间隙太小，支承爪与工件之间会因接触过紧而产生摩擦发热，出现“吱吱”的叫声及“冒烟”现象；间隙太大，支承爪与工件之间接触过松起不到支承作用。
2.使用跟刀架车削细长轴
（1）车削之前必须对工件进行校直。目的是防止因工作自身弯曲。旋转时加剧弯曲程度，容易在切削时产生变形。一般采用的方法是：对直径较小的工件可采反击法，也就是把工件放在一个平台上用手转动工件，使弯曲凸起的部分向上用锤敲，使工件可向两端延伸，达到平直的目的。对直径较大的工件，可使用一些简单压力设备对其进行校直，基本做法是用V形铁将工件两端垫起，使工件弯曲凸起的部分向上，用机械力缓慢地向下压，往复几次后工件基本上可校直。通常情况下，粗车工件弯曲度不大于1mm，精车工件弯曲度不大于0.02mm。
（2）车削具体过程。要先把跟刀架用螺钉固定在大滑板上，跟在车刀后面，随车刀进给移动，以抵消背向力，增加工件的刚性，减小变形，从而提高细长轴的形状精度，并减小表面粗糙度。
（3）跟刀架结构。跟刀架从结构上分为两爪和三爪两种。车削时，最好选用三爪的跟刀架，使切削更稳定。从跟刀架的设计原理来看，只需要使用两爪的跟刀架就可以了。这是因为在车削时，车刀给工件的径向切削力使工件贴在跟刀架两个支承爪上，但在实际使用时，工件本身有向下的重力以及不可避免的弯曲，使工件的中心轴与机床轴的中心轴线总有一段距离。当工件旋转时，就会产生离心力。在离心力的作用下，工件会瞬时离开支承爪，又瞬时接触支
掌握细长轴特性,保证细长轴加工质量
作者：裴启军
来源：《职业·中旬》2012年第01期
车削细长轴时，由于存在刚性差、工件热刀具磨损、径向切削力、自重和离心力等原因，加工起来比较困难，致使工件产生弯曲、变形和振动现象，从而影响细长轴的加工精度。因此，加工细长轴时，必须充分地了解细长轴的结构及工艺特点，采用合理的加工工艺，选择合适的刀具、正确的切削用量，从根本上解决上述问题，提高细长轴的加工质量。
一、细长轴的结构及工艺特点
常规情况下，一般把长度（L）与直径（d）之比大于25的轴类零件，称为细长轴。细长轴的外形并不复杂，但是，由于L/d比值较大，刚性差（L/d比值越大，刚性越差），车削难度大，所以，细长轴又属于典型的特殊结构零件。因此，在加工细长轴时，应对其结构及工艺特点加以重视，否则难以保证加工精度。
首先，细长轴刚性差，车削过程中受切削力、自身重量的离心力等外界影响，极易产生弯曲和振动，影响工件的加工精度和表面粗糙度。车削时常采用一些辅助工夹具提高工件刚性，通过用降低转速减小加工时振动。其次，细长轴常采用的两顶尖或一夹一顶的装夹方法，但由于每次走刀时间较长，车削时产生的热和刀架卡爪与工件发生摩擦所产生的热，使工件轴向伸长，如果工件两端没有伸长的余地，就会产生弯曲。通常采用弹性尾顶尖，解决工件轴向伸长的问题。第三，由于工件较长，刀具在切削过程中磨损较大，出现工件加工精度降低和表面粗糙度增大的问题。第四，车削细长轴时，一般都选用数值较大的前角和主偏角，降低径向切削力（径向是工件刚性最差的方向）。第五，车削细长轴时，由于使用一些辅助支承来增加工件的刚性，因此也增大了整个工艺系统的共振因素，容易造成工件形状误差，影响加工精度。因此，车削细长轴，要对刀具的结构及几何角度、切削用量、工件装夹进行合理选择。要对工件刀具辅助工装夹具进行调整，保证工件加工精度。
二、正确使用辅助支承，增强细长轴刚性，防止工件变形
细长轴在车削时，通常采用一夹一顶或两顶尖的装夹加工，为了增加工件的刚性一般选用中心架或跟刀架作辅助支承；对一些长而重的细长轴，采用木垫支承法；对直径较小的细长轴，可采用拖架支承法。下面笔者主要对使用中心架支承法和跟刀架支承法进行介绍，对木垫支承法做简要说明。
1.用中心架车削细长轴
使用中心架增加细长轴的刚性，防止工件弯曲，是一种简单而有效的方法。采用中心架来支承工件，可使工件的长度与直径的比值减小一半，细长轴的刚性可增加几倍，能防止车削时
因刚性差引起的各种现象发生。使用中心架支承工件有两种方式：一种是用中心架直接支承在工件中间，另一种是用过渡套筒间接支承工件。在采用中心架直接支承工件之前，必须先在工件毛坯中间部位车出一段来放置中心架支承爪的沟槽。沟槽的表面粗糙度值要小，圆柱度误差也小，否则会影响工件加工精度，必要时还须用铁砂布对沟槽的外圆表面进行抛光，以减小沟槽表面粗糙度值。车削沟槽时，要注意沟槽的直径比图样上要求的工件最大外圆直径大2mm左右。一般情况下，将毛坯车圆即可。
如果在细长轴中间车削这样一条沟槽比较困难，或工件中间不需要加工细长轴，及在安置中心架的地方是键槽、花键等不规则的表面，可采用安装过渡套筒间接支承中心架的方法。在使用过渡套筒时，要保证过渡套筒外圆表面光滑，圆柱度要在±0.01mm，通过调整过渡套筒两端的四个螺钉使过渡套筒的中心轴与机床主轴中心轴线重合。
调整的方法是：先用划针将套筒与机床主轴中心轴线的跳动量校正在0.01mm以内，然后将百分表吸附在刀架上，转动卡盘，调整两端螺钉，使其跳动量在0.01mm之内，并用这些螺钉支承工件表面，中心架支承爪支承在过渡套筒的外边面，就可以车削了。低速车削时，要用机油润滑过渡套筒与支承爪接触之处；高速车削时，要用冷却液浇注在套筒的外表面，防止两者之间摩擦发热。不管采用任何形式的支承，必须按照调整顺序来调整中心架。调整时应先调整中心架上的螺钉和下面的两个支承爪，再用紧固螺钉紧固，然后把上盖盖好固定，最后调整上面的一个支承爪，并用紧固螺钉紧固。同时，要保证中心架支承爪与工件应轻微接触，间隙大小适当。间隙太小，支承爪与工件之间会因接触过紧而产生摩擦发热，出现“吱吱”的叫声及“冒烟”现象；间隙太大，支承爪与工件之间接触过松起不到支承作用。
2.使用跟刀架车削细长轴
（1）车削之前必须对工件进行校直。目的是防止因工作自身弯曲。旋转时加剧弯曲程度，容易在切削时产生变形。一般采用的方法是：对直径较小的工件可采反击法，也就是把工件放在一个平台上用手转动工件，使弯曲凸起的部分向上用锤敲，使工件可向两端延伸，达到平直的目的。对直径较大的工件，可使用一些简单压力设备对其进行校直，基本做法是用V形铁将工件两端垫起，使工件弯曲凸起的部分向上，用机械力缓慢地向下压，往复几次后工件基本上可校直。通常情况下，粗车工件弯曲度不大于1mm，精车工件弯曲度不大于0.02mm。
（2）车削具体过程。要先把跟刀架用螺钉固定在大滑板上，跟在车刀后面，随车刀进给移动，以抵消背向力，增加工件的刚性，减小变形，从而提高细长轴的形状精度，并减小表面粗糙度。
（3）跟刀架结构。跟刀架从结构上分为两爪和三爪两种。车削时，最好选用三爪的跟刀架，使切削更稳定。从跟刀架的设计原理来看，只需要使用两爪的跟刀架就可以了。这是因为在车削时，车刀给工件的径向切削力使工件贴在跟刀架两个支承爪上，但在实际使用时，工件本身有向下的重力以及不可避免的弯曲，使工件的中心轴与机床轴的中心轴线总有一段距离。当工件旋转时，就会产生离心力。在离心力的作用下，工件会瞬时离开支承爪，又瞬时接触支