浅谈高速切削细长轴加工方法

　　摘要：高速车削细长轴，易产生振动、多棱、竹节、圆柱度差和弯曲等缺陷，要想顺利地车好它，必须全面注意工艺中的问题。本文针对细长轴加工中出现的问题和解决方法进行了探讨。

　　关键词：细长轴 工艺 切削用量

　　一般长度为直径20倍以上的轴叫做细长轴。常见的细长轴有等轴、多台长轴和带孔长轴。细长轴加工比较困难，主要是由于它刚性差，长度与直径之比越大，刚性就越差。由于工件刚性差，而在车削过程中就会引起一系列的问题：工件受切削力而出现弯曲变形，并因此而引起振动、光洁度下降；在切削过程中，工件受热也出现弯曲变形，甚至有时会使工件挤死在两顶尖之间，无法加工；由于工件下垂、变形、振动，使工件出现竹节、棱形、枣核形等缺陷，影响加工质量。由于以上原因，车削细长轴时往往采用较低的转速，限制了切削速度的提高。在生产中，如果我们对车刀、车床、辅具等采取一定的措施，采用有效的加工方法及合理的加工步骤，就可以高速度加工出高质量的细长轴。

　　一、刀具与切削用量的选择

　　1.车刀的选择

　　选择刀具的材料、几何角度的正确与否，将直接影响工件的加工质量。根据细长轴的加工特点，要求径向切削力越小越好，而刀具的前角与主偏角是影响径向切削力的主要因素。为减少切削时的径向切削力，要在不影响刀具强度的情况下，尽量加大刀具的主偏角和前角。在高速切削细长轴的实践中，常采用径向抗力较小的90°偏刀。刀杆采用45#钢，刀片可按不同加工材料进行选择。加工碳素结构钢、不锈钢，可选用YT30、YW1硬质合金（不能用于粗车）。刀具特点如下。

　　（1）采用90°主偏角，径向抗力小，几乎为零，适用于粗车、半精车、精车。车削时，工件反弹力小，容易保证精度，并且可一次完成多台轴加工，不用换刀；

　　（2）前面磨有宽4～6mm，深1.5～1.7mm的卷屑槽，切削阻力和摩擦阻力小，散热性能好，主切屑呈银白色。卷屑槽于主刀刃构成-3°的刃倾角，因而卷屑效果好，排屑轻快且方向性好，既安全又不会擦伤已加工面；

　　（3）在主切屑刃上用油石背磨出宽度为0.15～0.2mm、倾斜角为-20°的倒棱，增加了刀刃强度；

　　（4）刀具结构简单，适应性强，手工刃磨容易掌握，一把刀就能完成粗车、半精车和精车等程序，还可减少换刀时间；

　　（5）刀具几何角度比较合理，耐用度高（比一般车刀高三倍），磨一次刀，可加工直径20～40mm、长2m的光轴3～4根，中间不用重磨；

　　（6）刀尖后角背磨成0°，加工时可起到防振作用，且对工件表面有轻微挤压，可提高加工表面的光洁度。

　　2.切削用量的选择

　　在车削细长轴时，为尽量减少或消除材料的内应力，应采取增加走刀次数、减少吃刀深度的办法。一般为4～6次较为合适，也要根据零件毛坯余量的大小而定。

　　二、机床的选择和调整

　　高速车削细长轴，可在普通车床上进行加工。由于普通车床加工范围较广，通常加工短工件多，因此在靠近床头部分的导轨磨损严重，造成机床导轨在垂直平面内的局部误差较大，对此应调整尾座位置，使工件中心线与床身导轨平行，若平行度误差超过0.2mm以上，就应该对导轨进行修正刮研，恢复其精度。调整尾座顶尖中心对床头主轴中心的左右同心度，一般允许有倒锥，即尾座允许向前偏。在加工前还必须将小刀架、横刀架、溜板斜铁的间隙调整好，防止加工过程中扎刀，同时又能准确方便控制进刀和退刀。

　　三、加工步骤及注意事项

　　第一步：检查毛坯弯曲度，如果超过3～4mm，必须进行调直。

　　第二步：调整机床达到前面所述技术要求。

　　第三步：采用卡顶法，车削工艺台，打中心孔。

　　第四步：装上跟刀架，修支柱爪圆弧面。装上工件找正，并用弹性活顶尖适力顶着，用三爪卡盘卡紧工件。

　　第五步：摇动拖板。使跟刀架随拖板摇出轴端面。进行粗车，注意工件在加工过程中是否振动，如果出现振动，适当调整切削用量。

　　第六步：粗车完毕后，摇回拖板，退出顶尖，检查中心孔偏摆情况，并加以调整；调整后装上顶尖，打开冷却液，进行半精车加工，并随时检查工件的稍度，半精车直径稍度不得超过每米长的0.03mm。半精车应留0.7～1mm作为精车余量。

　　精车前，应检查跟刀架支柱爪弧面是否良好，防止最后一刀精车出现问题造成报废，检查方法用红油涂在支柱爪弧面或工件上，顶住工件反复摩擦，检查接触情况。精车时，应减少走刀量，提高转速，并留余量0.01～0.03mm，最后用0号或1号纱布抛光。

　　文/宗福廷