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    車削細長軸時的注意事項
    [2017-06-28]

    細長軸由于剛性很差、車削加工時受切削力、切削熱和振動等的作用和影響,極易產生變形,出現直線度、圓柱度等加工誤差,不易達到圖樣上的形位精度和表面質量等技術要求,使切削加工很困難。那么在加工過程中,細長軸的使用需要注意哪些問題呢?

    一、細長軸的定義:

    當工件長度跟直徑直比大于20~25倍(L/d>20~25)時,稱為細長軸。

    二、由于細長軸本身剛性差(L/d值愈大,剛性愈差),在車削過程中會出現以下問題:

    1、工件受切削力、自重和旋轉時離心力的作用,會產生彎曲、振動,嚴重影響其圓柱度和表面粗糙度。

    2、在切削過程中,工件受熱伸長產生彎曲變形,車削就很難進行,嚴重時會使工件在頂尖間卡住。

    因此,車細長軸是一種難度較大的加工工藝。雖然車細長軸的難度較大,但它也有一定的規律性,主要抓住中心架和跟刀架的使用、解決工件熱變形伸長以及合理選擇車刀幾何形狀等三個關鍵技術,問題就迎刃而解了。

    三、使用中心架支承車細長軸

    在車削細長軸時,可使用中心架來增加工件剛性。一般車削細長軸使用中心架的方法有:

    1、中心架直接支承在工件中間 當工件可以分段車削時,中心架支承在工件中間,這樣支承,L/d值減少了一半,細長軸車削時的剛性可增加好幾倍。在工件裝上中心架之前,必須在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽,表面粗糙度及圓柱度誤差要小,否則會影響工件的精度。車削時,中心架的支承爪與工件接觸處應經常加潤滑油。為了使支承爪與工件保持良好的接觸,也可以在中心架支承爪與工件之間加一層砂布或研磨劑,進行研磨抱合。

    2、用過渡套筒支承車細長軸

    用上述方法車削支承承中心架的溝槽是比較困難的。為了解決這個問題,可加用過渡套筒的處表面接觸。過渡套筒的兩端各裝有四個螺釘,用這些螺釘夾住毛坯工件,并調整套筒外圓的軸線與主軸旋轉軸線相重合,即可車削。

    四、使用跟刀架支承車細長軸

    跟刀架固定在床鞍上,一般有兩個支承爪,跟刀架可以跟隨車刀移動,抵消徑向切削時可以增加工件的剛度,減少變形。從而提高細長軸的形狀精度和減小表面粗糙度。

    從跟刀架的設計原理來看,只需兩只支承爪就可以了,因車刀給工件的切削抗力F`r,使工件貼住在跟刀架的兩個支承爪上。但是實際使用時,工件本身有一個向下重力,以及工件不可避免的彎曲,因此,當車削時,工件往往因離心力瞬時離開支承爪、接觸支承爪而產生振動。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由車刀抵住,使工件上下、左右都不能移動,車削時穩定,不易產生振動。因此車細找軸時一個非常關鍵的問題是要應用三個爪跟刀架。

    五、減少工件的熱變形伸長

    車削時,由于切削熱的影響,使工件隨溫度升高而逐漸伸長變形,這就叫“熱變形”。在車削一般軸類時可不考慮熱變形伸長問題,但是車削細長軸時,因為工件長,總伸長量長,所以一定要考慮到熱變形的影響。

    工件熱變形伸長量可按下式計算。

    △L=aL△t

    式中 a;材料線膨脹系數,1/℃;

    L;工件的總長,mm;

    △t;工件升高的溫度,℃。

    常用材料的線膨脹系數,可查閱有關附錄表。

    例 車削直徑為25mm,長度為1200mm的細長軸,材料為45鋼,車削時因受

    切削熱的影響,使工件由原來的21℃上升到61℃,求這根細長軸的熱變形伸長量。

    解 已知L=1200mm;△t=61℃-21℃=40℃;查表知,45鋼的線膨脹系數a=11.59×10-6 1/℃

    根據公式得:

    △L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm

    從上式計算可知,細長軸熱變形伸長量是很大的。由于工件一端夾住,一端頂住,

    工件無法伸長,因此只能本身產生彎曲。細長軸一旦產生彎曲后,車削就很難進行。減少工件的熱變形主要可采取以下措施:

    1、使用彈性回轉頂尖 用彈性回轉頂尖加工細長軸,可有較地補償工件的熱變形伸長,工件不易彎曲,車削可順利進行。

    2、加注充分的切削液 車削細長軸時,不論是低速切削還是高速切削,為了減少工件的溫升而引起熱變形,必須加注切液充分冷卻。使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工件,提高刀具的使用壽命和工件的加工質量。

    3、刀具保持銳利 以減少車刀與工件的摩擦發熱。

    六、合理選擇車刀幾何形狀

    車削細長軸時,由于工件剛性差,車刀的幾何形狀對工件的振動有明顯的影響。選擇時主要考慮以下幾點:

    1、由于細長軸剛生差,為減少細長軸彎曲,要求徑向切削力越小越好,而刀具的主偏角是影響徑向切削力的主要因素,在不影響刀具強度情況下,應盡量增大車刀主偏角。車刀的主偏角取kr=80°~93°。

    2、為減少切削煙力和切削熱,應該選擇較大的前角,取r0=15°~30°。

    3、車刀前面應該磨有R11.5~3的斷屑槽,使切削順利卷曲折斷。

    4、選擇正刃傾角,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,并要經常保持鋒利。

    6、為了減少徑向切削力,應選擇較小的刀尖圓弧半徑(re<0.3mm)。倒棱的寬度也應選得較小,取倒棱寬br1=0.5f。

    七、車削細長軸的車刀

    1、刀片材料為YT15硬質合金。

    2、切削用量:粗車時,切削速度vc=50~60m/min;進給量f=0..3~0.4mm/r;切削

    深度ap=1.5~2mm。精車時,切削速度vc=60~100m/min;進給量 f=0.08~0.12mm/r ;切削深度ap=0.5~1mm.。

    3、采用乳化液作切削液。

    4、適用范圍:適用于車削光杠、絲桿等細長軸。


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