细长轴的车削加工探讨
细长轴的车削加工探讨
【摘要】文章对细长轴加工难度大的主要原因以及加工过程中主要变形进行了分析，并针对学生在实习操作中车削细长轴的情况，提出了改善细长轴车削加工质量的见解。
【关键词】细长轴；车削；变形；加工质量
细长轴即工件的长度与直径之比大于25的轴类零件。俗话说“车工怕车杆”，这句话充分反映出车削细长轴的难度。其实车削细长轴是有一定的规律性的，只要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长等，问题就迎刃而解了。
一、细长轴加工难度大的主要原因
1、刚性差。由于细长轴在加工过程中受到切削力、夹紧力、重力和惯性等外力的作用，更易产生变形，破坏了刀具和零件之间的正确位置关系，使细长轴的加工精度降低。
2、长度大。细长轴的长度越大，一次走刀时间越长，刀具的磨损越大，对零件的几何形状精度影响也越大。
3、散热性能差。细长轴在切削作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支撑，则工件会因伸长而弯曲。
4、加工时易产生振动。细长轴加工时本身就容易产生变形和振动，加上采用中心架、跟刀架辅助工夹具操作技能要求高，致使工件、夹具、刀具等方面的协调困难，增加了许多振动因素。
二、细长轴加工过程中产生的主要变形
1、切削力导致变形。切削力可分解为三个互相垂直的分力：轴向切削力Px、径向切削力Py及切向切削力Pz，它们将使轴产生水平和纵向方向的弯曲。不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。
1）径向切削力PY（见图1）：径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形。
2）轴向切削力PX（如图2所示）：平行作用在细长轴轴线方向上，它对工件形成一个弯矩。对于一般的车削加工来说，这个力对工件弯曲变形的影响可以忽略。但当细长轴的一头被夹持在卡盘中间，另一头施以切削力时，就像在一根杆子上施加一个偏置压力，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。
2、切削热产生的变形。在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种是一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支撑（一夹一顶）如图1；另一种是两端均由顶尖支撑（双顶尖）。由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，这就使细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
3、装夹不当引起的变形。车细长轴使用跟刀架时，若支撑工件的两个支撑块对零件压力不适当，会造成轴的弯曲变形而影响加工精度。若压力过小或不接触，工件产生让刀现象，切削直径变大；若压力过大，零件会被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小。
因此，提高细长轴加工质量的问题，主要就是要控制工件的受力及受热变形的问题。
三、改善细长轴车削加工质量的方法
1、提高细长轴的刚性，减少受力变形
1）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。使用中心架时，中心架的架体通过压板支撑在工件中间，这时的长径比L/d的值就减小了一半，这样车削时工件的刚度就增加了许多倍。工件装上中心架前，需要先在工件中部支撑中心架的部位用低速、小进给量的切削方法车出一段沟槽，沟槽直径应略大于该工件的要求尺寸，沟槽宽度应宽于中心架支撑爪，沟槽应有较小的表面粗糙度值和较高的形状精度，否则会影响工件的精度。在调节支承爪与工件的接触松紧时，用力应适当，如接触太松，车削时易振动；接触太紧易“咬死”，并损坏支承爪与工件表面。
2）用过渡套筒支承车细长轴。当车削的细长轴中间无沟槽或安置中心架处是不规则表面时，可采用中心架和过渡套筒支承车细长轴，用上述方法车削支承中心架的沟槽是比较困难的。为了解决这个问题，可用中心架与过渡套筒的外表面接触，使卡爪不直接与毛坯料表面接触。过渡套筒的两端各装有3个调整螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与车床主轴轴线重合，即可车削。
3）跟刀架支承车削细长轴。不适宜调头车削的细长轴，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承进行车削，以增加工件的刚性。使用时，跟刀架固定在床鞍上，跟在车刀的后面，随车刀的进给移动，抵消背向力，并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并减少表面粗糙度。
2、减少工件的热变形伸长
工件的总伸长量ΔL与总长L和温升Δt是成正比的（ΔL=а·L·Δt），即工件越长、温升越大，总伸长量ΔL就越大，所以车削细长轴时，一定要考虑到热变形的影响，有效地控制温升。可从以下几方面采取措施：
1）使用弹性活顶尖。采用一夹一顶装夹方式时，顶尖应采用弹性活顶尖，当工件热变形伸长时，可有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲。同时可在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈，以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度，消除安装时的过定位，减少弯曲变形。生产实践证明，用弹性活顶尖加工细长轴，可有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。（如图3）
2）采用反向切削法车削细长轴。反向切削法是指在细长轴的车削过程中，车刀由主轴卡盘向尾架方向进给，使细长轴的受力状态从卡盘到切削所在点的一段由压缩变成拉伸，拉紧了工件，增加了工件的实际刚度，不致于出现弯曲变形。
（如图4）
3）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，必须加注充分的切削液冷却。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。
4）刀具保持锐利 要求刀面粗糙度Ra≤0.4?m，并保持切削刃锋利，以减少车刀与工件的摩擦发热。
3、合理地控制切削用量，合理选择车刀几何参数
1）切削用量的选择 由于工件刚性差，切削力、切削热对细长轴加工质量影响很大，为了减小车削时产生的切削力，应尽量减少切削深度，要求径向切削力越小越好，从而减小车削细长轴产生的弯曲变形。提高切削速度有利于降低切削力，但切削速度过高容易使细长轴在离心力作用下出现弯曲，破坏切削过程的平稳性，所以切削速度应控制在一定范围。对长径比较大的工件，切削速度要适当降低。
2）刀具几何角度的选择 在细长轴的加工中，如果车刀的几何形状选择不当，仅仅依靠跟刀架、中心架、弹性回转顶尖等设备，也不可能获得良好的效果。较大的前角，可减少切削力和切削热；在不影响刀具强度情况下应尽量选择大的主偏角，以减小径向切削分力；选择正值刃倾角，使切屑流向待加工表面，此外，车刀也容易切入工件。选择较小的刀尖圆弧半径（rs=0.2～0.4）。合理地选用刀具角度及其加工路线，会对细长轴的加工产生积极的意义。
四、结语
细长轴的车削加工是机械加工中比较常见的一种加工方式。由于细长轴刚性差，车削时产生的受力、受热变形较大，很难保证细长轴的加工质量。采用合适的装夹方式和加工方法，选择合理的刀具角度和切削用量等措施，都是保证加工质量不可缺少的条件。生产实践中应针对具体情况单独或混合采用，才能生产出合格的制件。
参考文献：
[1]《细长轴的加工方法》[J]江苏冶金 颜蓉 第33卷第2期 2005年4月
[2]《细长轴的加工工艺探讨》[J] 有色矿冶 王占勇 第24卷第3期 2008年6月
[3]《机械制造技术》[M] 陈爱荣主编 北京理工大学出版社 2010年1月出版
细长轴的车削
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细长轴的车削
中船重工集团第七二二研究所 （武汉４３００７９） 徐家品
在车削加工中，细长轴的加工难度较大。其特点是
刚性较差，轴容易产生弯曲和振动，因此经常出现翘曲、 锥度过大、凸肚、竹节、棱形、不圆等状态，最终造成 工件不能达到精度和表面粗糙度的要求。在我所某项目 的加工中，其中一细长轴工件为非金属材料尼龙１０１０，
因其刚性差，加工难度也就很大。
１．工件加工问题
该工件是某项目的关键件之一，是尺寸为担５ｍｍ× ２０３０ｍｍ的细长轴（当工件长度 与直径ｄ之比大于２５
时，工件称为细长轴）。该工件长径比为８１．２，由于细 长轴长径比很大，导致：①工件受切削力、自重和旋转 离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响其圆柱度 和表面粗糙度。②在切削过程中，工件受热延伸产生弯 曲变形，使车削很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡 住。
通常情况下加工细长轴的方法是采用中心架和跟刀
架支承细长轴。中心架支承在工件中间，这样可减小 Ｌ／ｄ值，细长轴车削时的刚性也可增加好几倍。而在工
件装中心架之前，必须在毛坯适当部位车出一段支承中 心架支承爪的沟槽，且沟槽表面粗糙度及圆柱度误差越
小，对工件加工的精度影响就越小。由于该工件毛坯最 大直径为￣ｂ２６ｎｕｎ，圆度为０．７ｎｍａ，最小直径为
担５．３ｎｍａ，全长直线度大于５ｎｍａ，且该工件的刚性极差， 毛坯余量又少，所以，传统加工细长轴的方法并不适用。
２．工件分析
该工件主要以圆弧螺旋线为 主体，外圆状态的好坏直接影响
圆弧螺旋线槽的形状。加工时， 因其与刀具接触的面积太大（见 图１），加工难度相对较大。其 接触弧长计算如下： Ｌ ：ａｒｃｓｉｎ ：ａ ｎ ６０．０７。 ｍ 晒ｍ＿＿ ・
代入上式：弧长＝２ Ｒ・ ≈６．２８７ｎｕｎ
３．加工方法确定
选择型号为ｃ６１６—１、规格为￣ｂ３２０ｍｍ×７５０ｎｕｎ的 机床加工该工件。按工件分析只能分段加工，从刚性和
动力输出轴-细长轴车削工艺及工装优化
科技 瓷
动力输出轴一细长轴车削工艺及工装优化
陈艳平杨赞伟袁飞
一拖（洛阳）建筑机械有限公司
【摘 要】针对动力输出轴的自身特点，通过分析探索，设计出尾座
拉紧装置及跟刀滚压装置，总结出了合理的加工工艺方法，解决了该零件及
其类似零件的加工难题。
【关键词ｌ细长轴；切削力；切削热；振动；弯曲变形；辅助支撑；装夹方
式
１ 细长轴难于加工的特点
在机械加工过程中，有一部分轴类零件的长径比大于２５，这种轴称
之为细长轴。细长轴难于加工，主要是由于本身刚性差。细长轴车削过
程中相对工件来说机床夹紧装置和车刀的刚性较好，所以变形与振动等 都集中在细长轴上，从而引起很多问题，如：１、在车削时受切削力和重
力的作用而产生弯曲变形和振动，从而影响加工精度和表面质量。２、在
切削热的作用下，轴件产生热膨胀，零件变长，细长轴多采用一夹一顶
或两顶的装夹方法加工，这使工件受挤压而产生弯曲变形。当轴以高速
运转时，轴弯曲所引起的离心力会加剧轴的变形和振动。
２、动力输出轴（图１）原生产状况
图１
如图ｌ所示的动力输出轴材料为ｌ９ＣＮ５合金结构钢，外径有９中变
化，长径ｌ：￣Ｌ／ｄ达６Ｏ倍，形成了刚度差的明显特点。该工件中间有多个
台阶，使用跟刀架很不方便，使用中心架或分段车削，会造成加工误差 大。试制时顶尖、中心架，跟刀架试了多种方法，结果跳动量最大的达
２ｍｍ，一般工件跳动量在１．２ｍｍ左右。
３、对动办输出轴的车加工工艺的分析
３．１两次装夹打中心孔使加工误差增大：第一次装夹是用加长爪夹 住工件中间段，打中心孔，工件本身是毛坯存在重心偏离旋转中心，在
旋转过程中产生弯曲变形，当调头采用同样的方法打中・Ｇ，ｑ￣Ｌ时，工件变
形量更大。
３．２辅助支撑方式不利于细长轴加工：采用两顶及跟刀架、中心架
辅助支撑，虽然能增加工件的刚度，基本消除径向切削力对工件的影 响，但不能解决轴向切肖Ｕ力把工件压弯的问题。另外该细长轴台阶多，
对细长轴车削的教学探索
教学研究ｊ ： 教学方法 对细长轴车削的教学探索
车削加工过程中，细长轴类零件的加工比较困难，主 要原因是工件细长，刚性较差：加工中不采取措施，就容 易产生弯曲、振动而导致工件质量差甚至达不到要求。在 学校钳工实训当中，鸭嘴锤的手柄短细，加工出来的手柄 质量很差。经过具体研究，我们总结出以下几方面存在的 问题并进行了改进，使得手柄加工得以顺利完成。 一、加工工艺及存在的主要问题 毛坯材质为４５号钢，直径为１ ２ｍｍ，长度２０５ｍｍ左 右，弯曲度较大。采用一夹一顶的方式装夹，先车平面， 车出卡一端的圆柱面，调头车平面，打中心孔，卡上后用 顶尖顶上，进行粗精加工。加工中主要出现以下几个方面 的问题工件加工过程中产生变形、振动使加工质量受到 严重影响；加工过程当中，排屑不畅，堆积在刀尖附近， 划伤已加工表面；切屑呈深蓝色，刀尖损坏，造成工件废 品。 二、主要改进措施 １．改善工件弯曲变形及振动状况 （１）校直。毛坯弯曲度大，切削用量不均，容易发生 振动，经过简单校直后，使切削后的表面残余应力保持均 匀，避免工件在使用中产生较大变形。由于条件所限，我 们采用冷校直，效果非常明显，废品率明显降低。 （２）跟刀架。采用三支承跟刀架，用三个支承和车 刀抵住工件，使其在车削时上下前后都不能径向跳动。切 削中跟刀架三支承爪与车刀组成两对径向压力，平衡切削 时产生的径向力。工件只能绕轴线旋转，能平稳地切削加 工。加工过程中，要求架爪与工件表面要接触良好。其压 力大小控制好，不得过紧或过松，加工中进行注油润滑。 该措施使工件刚性大大增强，有效防止弯曲变形，保证加 工质量。 （３）活顶尖。顶尖与工件接触压力的大小要控制， 压力太大会使工件弯曲变形，压力太小容易引起开始吃刀 的振动。另外，加工过程中，因为工件受热伸长，受到轴 向挤压而引起弯曲变形。因此，要注意随着工件温度的升 高，适当将尾座顶尖稍微后撤，使其松紧适度。 （４）反向走刀。走刀过去是采用从尾座向卡盘端进行 车削，调整为采用反向走刀。正向走刀时，细长轴处于受 压状态，很难保持原来的直线状态，会发生侧弯变形，进 步降低加工质量；反向走刀时，轴内部产生较大的拉应 力，不会径向变形，振动明显减少，加工质量和精度明显 提高。 ２．提高车刀刃磨技术 （１）主偏角。为了减少细长轴的弯曲，在实际切削中 径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向力的主 ０ＣＣＵＰＡＴ１０Ｎ ２Ｏ１Ｏ １１ 文／陈征 要因素。因此在不影响刀具的情况下，应尽量增大车刀主 偏角，实践中选用９０。角。 （２）前角。前角直接影响切削力、切削温度和切削 功率。增大前角，可以使被切削金属层的塑性变形程度减 小，切削力明显减／Ｊ、。但增大前角，会使楔角减小、切削 刃与刀头强度降低，容易造成崩刃。还会使刀头的散热面 积和容热体积减小，使切削区局部温度上升，易造成刀具 的磨损 刀具耐用度下降。据此粗车刀前角取１ ５。角， 精车刀前角取３０。角。另外，要注意降低前刀面的粗糙度 值，保持刀具锐利，以减少车刀与工件的摩擦。 （３ ｊ刃倾角。在实际切削中，为了使切屑流向待加工 面以防损坏已加工面，影响加工质量，取正的刃倾角３。左 右。 （４）断屑槽。在加工中取较大前角，但是较大前角不 利于断屑，容易导致切屑连续不断，形成缠绕。为使切屑 能顺利弯曲折断，在车刀前面磨出断屑槽，使切屑流入断 屑槽时再卷曲变形，进～步硬化和脆化。选择外斜式宽度 为４—５ｍｍ的断屑槽，切削屑流出方向稳定，排屑流畅，断 屑良好。 ３．调整切削用量 （１）切削深度。在工艺系统冈４度确定的前提下，随 着切削深度的增大，车肖Ⅱ时产生的切削力、切削热随之增 大，使细长轴的受力、受热变形也增大。由于硬皮层的存 在，粗加工的背吃刀量按照大于硬皮层的厚度以保护刀尖 原则，选择１ ｍｍ；精加工阶段，为保证加工质量切削余量 保持在０．２ｍｍ。 （２）进给量及进给方案。进给量增大会使切削厚度增 加、切削力增大，但同时自激振幅降低、切削效率提高。 经过几次试验之后，维持粗加工进给量在Ｏ．２ｍｍ／ｒ，精加工 在０．１ｍｍ／ｒ。另外为有利于切屑的断裂，也考虑到对加工效 率要求不高。在粗加工过程中，保持进给量按“ｆ—Ｏ—ｆ一 ０……”的顺序依次切换（ｆ为切削时刀具的进给量，Ｏ表示进 给量为零），断屑效果直接有效。 （３）切削速度。粗加工时，背吃刀量和进给量都较 大，切削速度受刀具耐用度和机床功率的限制，一般较 低。精加工日寸，背吃刀量和进给量都较小，切削速度主要 受加工质量和刀具耐用度的限制，一般较高。考虑到自 激振动的影响，以及精加工时避开积屑瘤产生的速度范 围，粗车时切削速度调整￣２０ｍ／ｍｉｎ，精车时，切削速度 ６０～１ＯＯｍ／ｍｉｎ。 ４．在润滑冷却方面。加注充分的切削液 除了能够减少工件的温升而引起热变形，又保证了刀 具的耐用度，以减小刀具磨损给工件带来的形状误差，切 削液还能够有效防止跟刀架支承爪划伤工件。 （作者单位：浙江省萧山科技学院）
浅谈避免细长轴车削的变形问题
浅谈避免细长轴车削的变形问题
五征集团有限公司车桥厂 （山东２６２３００） 曹付荣王世康厉常宣
在用数控车床车削细长轴Ｔ件时，工件的变形问题
是长期以来困扰大多数车床Ｔ人的难题，本文通过我公
司加工的拨又轴介绍了如何避免细长轴工件在车削时的
变形问题。拔叉轴如图１所示
图 １ 在用数控车床（ＧＳＫ９８０ＴＤ系统）加工这类拨叉轴
时，直接车削“腰鼓”现象明显，同时由于这类工件的
长度有限，使用跟刀架很不方便，明显降低生产效率。
１．改进前的加工方法与编程
改进前的加工方法是用车刀直接车削，牟７Ｊ的运动
轨迹是直线，背吃刀量保持不变，如图２所示
２ 车外圆所用的程序，如＿卜：
（ ９９： Ｍ０３；（止转扁动） ￥９００；（调整转速９００ｒ／ｎｉｎ） ＣＯ０ Ｕ一２０．０；（进 ２０ｒａｍ） ＧＯ１ Ｕ一７ ０ ＦＯ．３；ｌ进 Ｊ ７ｎｌｌｌｌ，进给量０．３ｌｌｌｌｌｋ／ｒ）
【１３ Ｗ一５．０ Ｈ）３；（倒角） ’¨１． Ｉ＿’Ｉ｜ 。Ｉ【 Ｉ 。 ｌｌ Ｉ ’¨ｌ＿ … ’‘｜１ ＩＩ。‘ＩＩｌｌ，＂１１１１ ’¨ｌ ｌ
合理地使用臂力、体重来推动锉 ，同时施加 力，要
求推出锉刀时速度稍慢，回程时稍快，动作自然协 。
锉削速度控制在４Ｏ次／ｍｉｎ左右，应通过于感及锉削的
痕迹来控制锉刀平衡，保持直线的锉削运动。ＭＷ
（收稿日期：２００８０７２４）
幽 ！堡箜！ 塑— ＷｗＷ ｍａｃｈｍ｜ｓｔ．ｃＯｔＴＩ．ｃｔ＇ｌ 参磊 工冷加工 Ｗ一３０３．０ ｂ１）４５；（车削） Ｕ１ Ｉ，Ｄ．５；（退刀） Ｍ０５；（主轴停止） ＣＯ０ Ｕ２２．４￣＇３０８．０；（ 到原位） Ｍ３０；（终止程序） 由于用鸡心夹带动拨叉轴转动，昕以车刀横向走刀
距离为３０３ｍｍ。
现抽取五根用此程序所加工的拔叉轴，编号为１、
２、３、４、５，抽取五点测量得结果如表１所示
表１ （单位：ｌｎｍ）
ｌ ２ ３ ４ ５ ２０．４２ ２Ｏ．４１ ２０．４０ ２０．４３ ２０．４０ 口 ２０ ５６ ２Ｏ．５３ ２０．５５ ２０ ５５ ２Ｏ．５２ Ｃ ２Ｏ ６３ ２０．６０ ２Ｏ．６６ ２０．６２ ２０．６１ Ｄ ２Ｏ．５ｌ ２０．５１ ２０．５３ ２０ ５４ ２０．５２ Ｆ ２０ ４０ ２０．４０ ２０．４ｌ ２０．４２ ２０ ４２
细长轴的双刀车削加工精度的研究
第１２卷第１期 ２０１４年２月 中国工程机械学报 ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ Ｖｏ１．１２ Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．２０１４
细长轴的双刀车削加工精度的研究
邓志平，金龙，张洪
（西华大学机械工程与自动化学院，四川成都６１００３９）
摘要：细长轴类零件刚性差，抗弯能力弱，在加工过程中容易产生弯曲变形．在总结现有加工方法的基础上，通
过分析刀具切削力在轴上的分布，建立了双刀车削力学模型，用ＡＮＳＹＳ有限元法对双刀车削的加工精度进行仿
真分析，并通过双刀切削试验获取的数据，绘制细长轴的直径坐标曲线图，确认了双刀车削加工方法可以达到提
高加工精度的目的．
关键词：双刀车削；力学模型；有限元法；细长轴
中图分类号：ＴＨ １２２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２—５５８１（２０１４）０１—００４４—０４
Ｍｍ：ｈｉｎｉｎｇ ｏｒｅｃｉｓｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｎ，ｌｅｎｄｅｒ ｓｈａｆｔＭａｃｌａｌｎｌｎｇ ｒｅｃｌ ｎ ｓｔｕＯｙ ０ｎ ｓ ｄｅｒ ｓ ａＩｔ
ｗｉｔｈ ｄｕａｌ—ｃｕｔｔｅｒ ｔｕｒｎｉｎｇ
ＤＥＮＧ Ｚｈｉｐｉｎｇ，ＪＩＮ Ｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｈｏｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｘｉｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００３９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｌｅｎｄｅｒ ｓｈａｆｔ ｐｏｓｓｅｓｓｅｓ ｓｕｃｈ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｓ ｌｏｗ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ａｎｄ ｐｏｏｒ ａｎｔｉ—ｂｅｎｄｉｎｇ
ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｅａｓｅ ｏｆ ｂｅｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｃｃｕｒｓ ｄｕｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ
ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｕａｌ—ｃｕｔｔｅｒ ｔｕｒｎｉｎｇ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ
细长轴的加工方法
细长轴的加工方法
细长轴的加工方法是指在机械加工过程中对于长度较长、直径相对较小的轴类工件所采取的一系列加工工艺和方法。这类工件在许多领域中都有广泛的应用，比如汽车制造、航空航天、机械制造等。
细长轴的加工方法主要有以下几种：
1. 切削加工：细长轴通常通过车床、铣床、钻床等机床进行切削加工。在车床上，可以采用车削、车磨等方式进行加工，通过刀具不断地切削和磨削，逐步将粗加工的轴件加工成细长轴。在铣床上，可以采用铣削、镗削等方式进行加工，通过刀具的旋转和移动，将工件表面的一定量材料切除，以达到加工精度和表面质量的要求。
2. 磨削加工：磨削是细长轴加工中常用的一种方法，通过磨削工具与工件表面的相对运动，将工件表面的一定量材料切除，以达到加工精度和表面质量的要求。磨削加工分为外圆磨削和内圆磨削两种，分别适用于细长轴的外圆面和孔内面的加工。常用的磨削加工方法有普通磨削、中心磨削、无心磨削和滚动磨削等。
3. 精密加工：细长轴的加工精度要求比较高，常常需要进行精密加工。精密加工包括线切割、电火花加工、焊接等。线切割是利用线切割机将工件切割成需要的形状，可以实现高精度的加工。电火花加工是利用电火花放电烧蚀工件表面的加工方法，可以实现对轴件表面的高精度加工。焊接是将两个或多个工件通过热源加热到熔融状态，使其熔合在一起的加工方法，通过焊接可以实现对细长轴的连接。
4. 其他加工方法：除了以上几种常规的加工方法外，还有一些特殊的加工方法可用于细长轴的加工。比如深孔加工、滚压加工、冲压加工等。深孔加工是通过刀具在细长轴上钻孔，可以实现对轴内腔的加工。滚压加工是利用滚轮对工件表面施加压力，使其产生塑性变形，从而改善轴件的表面硬度和粗糙度。冲压加工是将细长轴放置在冲压模具中，通过冲击力将轴件冲压成需要的形状。
细长轴的加工方法在实际应用中需要根据工件的具体要求和加工精度来选择，确保加工精度和表面质量的要求。同时，在细长轴的加工过程中，还需要注意工艺参数的选择、刀具的使用和切削润滑的控制，以确保加工质量和工件的加工效率。
浅谈细长轴的高速车削技巧
解决方寨
Ｔ艺／工装／螟具，诌断，赖棚，雏铬，改造爨露慧西
浅谈细长轴的高速车削技巧
唐琼英
（四川信息职业技术学院鹏锦公司培训部，四川广元６２８０ １７）
黧麟 刀 整 ｊ 决工件热变形伸长、合理选择车刀的几何形状以及＿七刀削用量等四个关键技术毒问题就会迎刃而解。 关键词
：细长轴；高速车削；技巧 摹 薯蔓 ０。一 — 。 。
细长轴Ｔ件的长径比大，刚性差，切削时易引起振动
和弯曲变形，同时，由于车削过程中散热性差，热膨胀系
数大，弯曲变形加剧，连续切削时间长，刀具磨损量大，因
此工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度较难保证。采
用高速车削细长轴时必须解决以下几个问题：
１细长轴高速车削时跟刀架的选择
高速车削细长轴时，由于转速高，离心力大，容易使 ＿丁件产生弯曲变形。最好选用夹角为９０。的三爪跟刀架
（如图ｌ所示）。
它比夹角为１０５。的两爪跟刀架好，容易平衡径向切
削力，且支承均衡性好。跟刀架的３个支承爪，采用较耐
磨的ＱＴ６０—２球墨铸铁制成，支承爪的网弧Ｒ需要通过
精车，之后与工件外圆而配研，宽度日应大于Ｔ件直径，
一般取曰＝（１．２～１．５）ｄ。车削时工件外网被夹持在刀具和３
触，Ｔ件８、定位座ｌ０、锥套３停止下移，此时丁件被夹紧
（如图２所示状态）。
２ｊ松开过程
启动松开按钮，夹紧力消除后，锥套３、夹具座ｌ０在
弹簧Ｉ和弹簧Ⅱ的作用下一起ｊ二移，当锥套３的上端而
与夹具盖９内端面相接触后，锥套３就停止移动，此时夹
具座在弹簧Ⅱ的作用下带着丁件８继续上移，定位销３
在弹簧Ⅲ的作用下沿径向缩回，此时Ｔ件被松开，取下工
件夹具复位。
３该夹具的主要特点
（１）定位精度高。该夹具利用斜面的自动定心原理，
对Ｔ件进行精确定位，消除了工件定位而自身的尺寸误
差对定位精度的影响，实现了无间隙定位，提高了定位
精度。 （２）适用范同大，生产效率高。由于该夹具是一种自
定心央具，冈此当 件的定位尺寸在较大范围内变动时，
细长轴的加工方法 2
细长轴的加工方法
细长轴是一种常见的机械零部件，广泛应用于各种机械设备中。在机械加工过程中，对细长轴的加工要求较高，需要采用合适的加工方法和工艺，以确保加工质量和效率。本文将介绍几种常见的细长轴加工方法，希望能对相关行业人士有所帮助。
首先，细长轴的车削加工是一种常见的加工方法。在车床上进行细长轴的车削加工时，需要注意选择合适的刀具和切削参数，以保证加工表面的精度和光洁度。此外，还需要合理设计夹具，以确保工件的稳定性和加工精度。在车削加工过程中，操作人员需要严格按照工艺要求进行操作，确保加工质量。
其次，细长轴的磨削加工也是常用的加工方法之一。磨削加工可以提高工件的精度和表面质量，适用于对细长轴的精密加工。在磨削加工中，需要选择合适的砂轮和磨削液，控制磨削速度和进给量，以确保加工表面的精度和光洁度。此外，还需要注意磨削过程中的冷却和润滑，以防止工件表面的热损伤和磨削热变形。
另外，电火花加工也是适用于细长轴加工的一种方法。电火花加工可以实现对硬质材料的精密加工，适用于对细长轴的复杂轮廓和内腔加工。在电火花加工中，需要根据工件材料和加工要求选择合适的电极和工艺参数，控制放电能量和加工速度，以确保加工精度和表面质量。此外，还需要注意工作液的清洁和循环，以确保加工质量和稳定性。
最后，激光加工也是一种新型的细长轴加工方法。激光加工可以实现对细长轴的高速、高精度加工，适用于对薄壁、薄膜和高硬度材料的加工。在激光加工中，需要选择合适的激光源和光束参数，控制激光功率和加工速度，以确保加工精度和表面质量。此外，还需要注意激光束的对准和稳定，以确保加工质量和稳定性。 综上所述，细长轴的加工方法有多种选择，每种方法都有其适用的工件和加工要求。在实际生产中，需要根据具体情况选择合适的加工方法和工艺，以确保加工质量和效率。希望本文对相关行业人士有所帮助，谢谢阅读。
基于ABAQUS的细长轴车削加工参数分析
开发研究
基于ABAQUS
的细长轴车削加工参数分析
董夏耘郭珊费韦婷沈星星耿国盛
(南京农业大学工学院，江苏南京210031)
摘要：细长轴由于刚性差，零件易受在切削区域中
产生的切削力、切削热的影响而发生弯曲变形。基于
细长轴的加工方式，结合加工过程中切削速度、进给量
以及背吃刀量切削用量三要素，建立加工过程中挠曲
变形的数学模型，采用MATLAB
进行数值仿真,ABA-
UQS
进行软件仿真，研究切削力对细长轴刚度加工变
形的影响并优化振动切削参数，同时双向验证了力学
模型和仿真模型的正确性。
关键词:细长轴；参数优化；有限元法
细长轴是长径比大于20
的轴类零件，且比值越大，零
件刚性越差(尤其是轴的中间区域)。细长轴在加工时，受切
削力、切削热的影响，容易产生切削变形以及引起振刀现象,
从而严重影响细长轴的加工精度和表面粗糙度。本文在对
细长轴传统车削方法进行力学建模和受力分析的基础上,
建立细长轴车削力学模型，讨论不同工艺参数细长轴加工
过程中挠度变化情况，并利用有限元仿真软件对数值仿真
结果进行擁。
1
细长轴切削力学模型建立
细长轴工件在车削过程中常常采用传统的卡盘-顶尖
装夹方式装夹，如图
1
中上图为其车削
过程示意图。简化
可得如图1
中下图
细长轴力学模型。
为求解细长轴
的挠度变化，将其
分为2
段，分别为从
三爪卡盘到刀具的 图1
细长轴模型
待切削段AC
和从刀具到弹性顶尖的已切削段BC,
对AC
和BC
端分别受力分析，并结合挠曲线的近似微分方程
y"(x) =
d2y/dx2 =M(x)/EI积分，解得挠曲线方程。当刀尖
位于细长轴中间位置时，细长轴的挠度最大，将a = ；7
带入
挠曲线方程得挠度最大值公式：必(朗=y2(x)=爭?。
2
软件仿真
2.1
切削速度对细长轴车削挠曲变形的影响
取进给量为f=0.1mm/r,
背吃刀量为aD=0.10mm,
取
切削速度 v
分别为 30m/min
、35m/min
、40m/min
论如何做好细长轴的车削
２００８年Ｏ２月 地质装备 ３９
论如何做好细长轴的车削
裴志明 （张家口探矿机械总厂河北张家口０７５０２６） 摘要：本文根据实际工作经验，结合生产加工实例，从多个方面详尽地介绍了细长轴的车削加工、常见问题、解决 方法等。 关键词：细长轴车削 刀具工件变形精度
在机加工生产中，工件的长度与直径之比大于 ２５的轴类称为细长轴。细长轴工件的长径比大，刚 性差，在车削细长轴时，常会出现以下问题： （１）工件受热会产生变形，甚至会使工件卡死在 顶尖间而无法加工。 （２）工件受切削力的作用而产生弯曲，从而引起 振动，影响工件的加工精度和表面粗糙度。 （３）工件高速旋转时，由于离心力的作用下，加 剧了工件的弯曲与振动，使切削速度降低。 （４）连续切削时间长，刀具磨损量大。 这些问题致使细长轴工件形位精度和表面粗糙 度达不到要求。因此车削细长轴的关键技术是解决 刀具以及工件在加工中的弯曲、振动、变形问题。 根据自己在实际工作中的不断摸索和积累的经 验，总结出以下几条解决方法。以双鹤药业公司的 包装设备输膜滚子为例，产品材质：４５ 钢调质，调 质硬度ＨＢ２４１～２５５， 一１５ Ｌ：４５０￣６００ｍｍ， 直线度０．０５ｒａｍ，粗糙度Ｒａ３．２ ｍ。
１合理选择车刀并合理刃磨和装卡 １）车刀的选择 首先考虑刀杆的强度和韧性，一般选刀杆材料 为４５ 钢，考虑刀具的耐用度和锋利性，刀头材料选 用硬质合金类，如：ＹＴ１５（Ｐ１０）、ＹＴ３０（ＰＯ１）或ＹＷ （Ｍ）。 ２）车刀的刃磨 （１）为了减少细长轴的弯曲，在实际切削中径向 切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向力的 主要因素，因此在不影响刀具的情况下，应尽量增大 车刀主偏角，实践中选用８Ｏ～９３。为好； （２）为了减小切削力和切削热，实践中选择较大 的前角，一般为１５￣３０。； （３）在实际切削中，为了使切屑流向待加工面以 防损坏已加工面，影响加工质量，一般取正的刃倾角 ３。左右； （４）为了减少径向切削力，减少工件的振动，在 实践中选择较小的刀尖圆弧半径Ｒ＜０．３ｒａｍ，倒棱 的宽度也应较小，ｆ≤Ｏ．５Ｓ； （５）另外为使切屑能顺利弯曲折断，在车刀前面 磨有ＲＩ．５～３的断屑槽，同时切削刃表面粗糙度要 求Ｒａ３．２肚ｍ以下，使刀具经常保持锋利。 ３）车刀的装卡 为了有效地减少刀具的径向切削力，实践证明， 精车安装车刀时可使刀尖略低于工件轴线０．２～ ０．５ｒａｍ，这样可有效地分解径向切削力，并可使车 刀切入容易。