细长轴的加工
细长轴的加工

2 . 跟 刀 架 的调 整 .4 4
在软件三爪上 车出一条宽度 为 3 m —5 m的环形 凸带 ( 或 在工 件上绕一圈细钢丝 )用 以夹 紧系长轴工件 的一端 , , 另一
端用后顶尖支承 。 这种装夹方法可 以使系长轴工件在 自由状
态 下定位 夹紧 , 定心精度 高 , 以克 服三爪 夹紧产 生弯斜 和 可
S in e & t c o o y v e ce c e hn l g iw
机械 与 电子
科 技 视 界
21 年 8 01 月第 2期 4
细长轴的加工
张 莉
( 江苏 联合 职业 技术 学 院徐 州机 电工 程分 院
江苏
徐州
211) 2 0 1
【 要】 摘 本文从细长轴的结构和加工过程中易出现的的变形来说明细长轴的加工特点, 从装夹和刀具选择两个方面讲述
2 一夹一顶装夹细长轴工件 . 2
让工件以 4 0/ i 左右 的转速转 动, 0r n m 将支承爪逐步压 向工件 表面研磨 . 顺序是先外侧爪 , 不加冷去润滑液 , 使支承爪与工 件已加工的这一段表面反复进行研磨 , 直至弧面全面接触 为 止; 然后用冷却液冲掉粉末 。 再研磨 2 3 n即可使用 。 - mi
细长轴的加工

细长轴的加工一、细长轴的定义:当工件长度跟直径直比大于20~25倍(L/d>20~25)时,称为细长轴。
二、由于细长轴本身刚性差(L/d值愈大,刚性愈差),在车削过程中会出现以下问题: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,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。
三、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,见图(9?2)。
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。
四、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(图9--4),因车刀给工件的切削抗力F`r,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。
细长轴的加工技巧

细长轴的加工技巧蚌埠液力机械厂马长明细长轴类的工件刚性很差,原来加工细长轴的方法是采用正向走刀,用90度主偏角车刀加工外圆,它的缺点是:在车削加工时很容易因车削力及重力的作用产生振动而变形,从而降低加工精度和表面光洁度,因细长轴的热扩散性能差,在切削热的作用下,会产生相当大的线膨胀,如果轴的两端为固定支承,则会因受挤压而弯曲变形。
当轴以较高速度旋转时,这种弯曲所引起的离心力,将进一步加剧轴的变形。
由于细长轴的加工时一次走刀的所需时间较长,刀具磨损大,从而增大了工件的几何形状的误差。
所以选择合理的车刀几何角度,对细长轴的加工质量有着至关重要的作用,针对细长轴在切削加工中存在的技术难点,通过实践总结出:改用75度左偏刀和反向走刀法切削细长轴类零件。
一、工件的装夹方式:(主要解决切削时产生的线膨胀)首先将棒料校直,用卡爪夹紧一端,一般在15毫米左右,在靠近卡爪5-10毫米处车出缩颈d,d的直径可随着D的大小产生变化,切退刀槽如图一所示,细长轴的另一端用弹性活动顶尖支承,当工件因切削热产生线性膨胀伸长时,弹性活动顶尖能自动后退,可以有效地补偿工件因热变形伸长,避免了热膨胀引起的变形。
心,这时在切削过程中工件就会产生振动,不能进行正常的切削。
如选用粗车时,车刀安装的位置高于机床中心0.5-1.5毫米.如图二所示,这样在实际切削加工中,工作前角γ1增大,使刀具前面磨损减小,便于切削,同时其工作后角α1则相应地减小,刀具后角的主要作用是减小和增大刀具后刀面与工件的摩擦,现在刀尖抬高0.5-1.5毫米,后角变小了,磨擦增大,切削时,刀具后刀面与工件表面有轻微的磨擦,相当于增加了一个支承点,使工件刚性增大,防止了切削时的低频振动,故而振动消失,细长轴表面的光洁度得到提高,保持了工件固有的刚性。
选用75度主偏角车刀,可有效地消除工件出现弓形,振动,车刀主前角γ为25度,γ棱边是25度,倒棱0.4-0.8毫米,由于倒棱和R4断屑槽的作用,它具有良好的断屑性能,同时由于刀尖角度的增大,增加了刀尖的强度和散热条件,车刀主后角为8度, α棱为-12度,倒棱为0.1-0.3毫米,增加了车刀后隙面支持在工件上的接触面积,防止了由于工件材料内部组织不均而产生的啃刀现象,并可消除低频振动。
细长轴的加工工艺分析

细长轴的加工工艺分析细长轴的加工工艺分析可以从材料选择、工艺流程、加工工具和设备、加工参数等方面进行探讨。
首先是材料选择。
细长轴通常需要具备较高的强度和刚度,在材料选择上可以考虑使用高强度合金钢、钛合金等材料。
这些材料具有良好的机械性能和耐磨性,适合承受大的载荷和扭矩。
此外,还需要考虑到加工性,材料应具备一定的可加工性,能够通过冷热加工等方式进行成型。
其次是工艺流程。
细长轴的加工一般包括车削、镗削、铣削、钻削等工序。
在工艺流程设计上,应根据轴的形状、尺寸和精度要求,合理安排各道工序的顺序和参数,确保产品的加工质量和效率。
同时,在切削液的选择和切削力的控制上也需要注意,以提高加工效率和延长切削刀具的使用寿命。
加工工具和设备是细长轴加工中的关键因素之一。
针对细长轴的特点,需要选择合适的加工刀具和工装夹具。
对于车削加工,可以选择高硬度的切削刀具和硬质合金刀具。
同时,还需要考虑到刀具的刃尖半径、刃部结构和涂层材料等因素,以满足细长轴高精度加工的需求。
在设备选择上,应选择具备高刚性和稳定性的车床、镗床、铣床和钻床等设备,以提高加工的稳定性和精度。
加工参数也是细长轴加工中的重要考虑因素。
在加工参数的选择上,应综合考虑细长轴的材料、形状和精度要求等因素。
例如,对于车削加工,应合理选择切削速度、切削深度和进给量等参数,以控制切削温度和削屑形态,减少表面粗糙度和变形。
此外,还需要根据实际情况进行试切试加工,不断优化加工参数,提高加工的效率和质量。
细长轴加工的质量控制也是非常重要的。
在加工过程中,应加强对加工工艺的监控,采取措施确保产品的加工精度和尺寸稳定性。
同时,要做好轴的表面处理,以提高其耐磨性和抗腐蚀能力。
在检验环节,可以使用形状测量仪、表面粗糙度仪、硬度计等设备进行检测,确保产品满足设计要求。
总结来说,细长轴的加工工艺分析需要综合考虑材料选择、工艺流程、加工工具和设备、加工参数等方面。
通过合理安排工艺流程和选择合适的加工工具和设备,以及优化加工参数和加强质量控制,可以提高细长轴的加工效率和质量,满足用户的需求。
细长轴类加工

1. 细长轴加工特点及措施:A、工件刚性差,易弯曲,振动图4-10:细长轴的装夹措施:跟刀架、中心架(三爪),增大车刀主偏角,减少径向切削力,改变切削方向――反向大进给。
图4-11:反向进给车削法B、工件长度长,热变形大充分冷却,弹性后顶尖,C、切削行程大:措施:耐磨材料刀具;合理几何角度车刀,减少切削用量。
2.丝杠加工(1)丝杠结构的工艺特点及要求(2)丝杠材料(3)丝杠加工工艺分析粗切:小批,车削;大批,旋风铣削;图4-15:车削梯形螺纹的切削图形精切:不淬硬丝杠:车削(旋风铣削)。
(精密螺纹车床)淬硬丝杠:“先车后磨”或“全磨”。
(螺纹磨床)A)前支承轴颈安装在中心架上,后端支在磨床床头卡盘内。
校正:前端调整中心架,后端在卡盘与轴颈之间垫薄纸片,设备简单,单件生产。
B)前后支承轴颈分别装在中心架上。
校正:用千分表校正中心架位置,调整费时,质量不稳定,小规模生产。
C)前后支承放在专用夹具的V型块上,用浮动卡头联结。
(1)中心孔加工粗:铣端面钻中心孔机床。
多次修磨,提高精度。
加工质量:深度--轴向尺寸,形状--圆度,位置--同轴度(2)外圆加工图4-4:组合磨削(图错须更换)图4-16:多刀切削图4-17:仿形加工图4-18:砂带磨外圆表面车削:粗、半精加工(转塔,数控,多刀半自动,液压仿形半自动车床)磨削:精加工(组合磨削,成形砂轮磨削,无心磨削,宽砂轮磨削,多片砂轮精密加工、超精加工:研磨,滚压,抛光,高光洁度磨削。
(3)精磨锥孔。
细长轴的加工工艺分析

细长轴的加工工艺分析
细长轴的加工工艺分析主要涉及以下几个方面:
1. 材料选择:细长轴通常需具备高强度和良好的耐磨性能,常见的材料有不锈钢、碳钢、合金钢等。
根据具体的工件要求选择适合的材料。
2. 切削加工:细长轴通常需要进行切削加工,包括车削、镗削、铣削等。
在切削加工过程中,需要注意选择合适的刀具、切削速度和进给量,以及加工顺序,以确保工件的精度和表面质量。
3. 热处理:细长轴常需要进行热处理,以改变其组织结构和性能。
常见的热处理方法包括淬火、回火、正火等,根据具体的材料和要求选择适当的热处理方法。
4. 精密加工:细长轴可能需要进行精密加工,如磨削、抛光等。
在精密加工过程中,需要使用合适的磨削工具和抛光材料,控制加工参数,以获得高精度的工件表面。
5. 检测和质量控制:细长轴的加工过程中需要进行检测和质量控制,以确保工件的质量。
常见的检测方法包括尺寸测量、外观检查、硬度测试等,根据具体的要求选择适当的检测方法。
6. 表面处理:细长轴可能需要进行表面处理,如镀铬、喷涂等,以提高其耐腐
蚀性和装饰性。
在表面处理过程中,需要选择合适的表面处理方法和材料,控制加工参数,确保工件的表面质量。
总之,细长轴的加工工艺分析需要考虑材料选择、切削加工、热处理、精密加工、检测和质量控制,以及表面处理等方面的因素,以确保工件的加工质量和性能。
细长轴的车削加工要领
细长轴类零件的车削加工1. 中心架和跟刀架在细长轴零件加工中的应用车削细长轴工件,长度是直径10~12倍以上的长轴时,如车床光杠、丝杠等,由于这些轴本身的刚性差,加上切削力、切削热和震动等影响,车削时易产生弯曲、锥度、腰鼓度和竹节形等缺陷。
此外,在车削过程中还会引起震动,影响工件表面粗糙度。
为了防止这种现象产生,我们可以应用一种叫做中心架的特殊支承夹具。
中心架和跟刀架是车床附件之一,用卡盘顶针与中心架,或前后顶针与跟刀架装夹,可提高切削加工系统的刚性。
使用这些附加的装卡工具,可以增加工件的装卡刚度,减少震动,保证加工质量,避免零件产生鼓面,提高工件表面形状精度和表面粗糙度,并允许采用大切削用量加工,提高劳动生产率。
下面分别就中心架与跟刀架在细长轴零件中的应用加以说明。
一、中心架在细长轴零件加工中的应用1.中心架的结构中心架的结构组成如图5-1所示。
中心架一般固定在床面一定位置上,如图5-1(b)所示。
它的主体座l通过压板4和螺母5紧固在床面上。
盖子3与主体1用销作活落连接,盖子3可以打开或盖住,并用螺钉2固定。
三个爪的向心或离心位置,可以用螺钉6调节,以适应不同直径大小的工件,并用螺钉9紧固爪7和8,使爪在需要位置上固定不动。
2.中心架的使用(1)中心架的使用调整方法工件装上中心架之前,先在毛坯中间处车一条安装中心架卡爪的沟槽,槽的直径等于工件的直径,其宽度略比爪宽大些。
接着把中心架安装在床面适当位置上并加以固定,打开盖子3,把工件安装在两顶针中间(床尾要先调整好),用划针盘或百分表检查槽是否跳动,然后将盖子3盖好,并调整中心架3个爪,使他们与工件沟槽轻轻接触。
这时慢慢转动工件,看是否能转得动。
在爪与工件之间最好垫一层铜皮或平皮带,并加些润滑油,或者3个爪用夹布胶木制造,这样可防止擦伤工件表面。
在车削大型工件或工件转速较高时,就必须采用带滚动轴承的中心架,如图5-2所示。
(2)车削步骤车削时,先车一端,一直车到沟槽为止。
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。
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机械制造中的一个重要环节,它的加工方法决定着机械制造的效率和质量。
近些年来,随着技术的进步,许多新的加工方法应运而生,为细长轴的加工提供了更多的选择。
本文将介绍几种常用的细长轴加工方法,并分析其优缺点。
首先,铣削是最常见的细长轴加工方法之一。
它可以使用铣刀来切削金属表面,以形成所需的尺寸和形状。
它的优点是加工速度快,噪音低,可以实现高精度,可以根据客户的要求来生产细长轴的各种尺寸和形状,而且可以满足大批量生产的需求。
但是,它也有一些缺点,比如加工时间长,工具磨损较快,加工成本较高等。
其次,火花机加工是另一种常用的细长轴加工方法。
它使用火花机,通过火花机电极和金属表面之间的电弧,使金属表面熔化,从而形成所需的尺寸和形状。
它的优点是加工速度快,加工精度高,可以满足大批量生产的需求,而且可以根据客户要求生产各种尺寸和形状的细长轴。
但是,它也有一些缺点,比如噪音大,加工成本较高等。
再次,冲压是另一种常用的细长轴加工方法。
它使用冲床,将金属表面压缩到所需的尺寸和形状,以形成细长轴。
它的优点是加工速度快,噪音低,可以实现高精度,可以根据客户的要求来生产细长轴的各种尺寸和形状,而且可以满足大批量生产的需求,并且可以有效地改善加工精度和质量。
但是,它也有一些缺点,比如工具磨损较快,加工成本较高等。
最后,机械加工是另一种常用的细长轴加工方法。
它使用机械工具,如锯子和攻丝机,将金属表面切削,以形成所需的尺寸和形状。
它的优点是加工速度快,噪音低,可以实现高精度,可以根据客户的要求来生产细长轴的各种尺寸和形状,而且可以满足大批量生产的需求。
但是,它也有一些缺点,比如工具磨损较快,加工成本较高等。
从以上介绍可以看出,细长轴的加工方法有优点也有缺点,每种加工方法都可以根据实际情况来选择,以满足不同的加工要求。
因此,在选择细长轴加工方法时,应该综合考虑各种因素,以便选择最合适的加工方法。
此外,要想使细长轴加工质量更高,还需要做好技术准备,比如掌握各种加工工艺,提高细长轴加工设备的精度,以及确保使用合格的材料等。
细长轴的加工
40Cr交货状态以热处理(正火、退火或高温回火)或不热处理状态交货,交货状态应在合同中注明.
① 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr、25Cr2MoVA合金管 ②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字"1",例如钢号"12CrMoV"和"12Cr1MoV",前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。
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氮化工件工艺路线:锻造-退火-粗加工-调质-精加工-除应力-粗磨-氮化-精磨或研磨。由于氮化层薄,并且较脆,因此要求有较高强度的心部组织,所以要先进行调质热处理,获得回火索氏体,提高心部机械性能和氮化层质量。软氮化是活性氮化,现在比较常用的是气体氮化.
焊接
40Cr焊接前注意预热,以防止因基体散热,造成焊缝内部激冷淬裂。焊接后调质前最好加一遍正火。
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细长轴车削的工装夹具和加工方法
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兰生客户服务中心
在切削力和切削热的作用下,细长轴很容易产生弯曲变形,这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性,使加工出来的细长轴产生中间粗、两头细的形状,严重影响零件的加工精度.同时细长轴产生弯曲变形后,还会引起工艺系统振动,影响零件的粗糙度。
兰生公司的车床销售人员与厂商提出了可行的解决方案:
1 引起细长轴产生弯曲变形的因素
在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种:一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧,另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶);另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。
作者主要分析一夹一顶的装夹方式.其力学模型如图1所示。
图1 一夹一顶装夹方式及力学模型
通过分析研究,车削引起细长轴弯曲变形的原因主要有:
1) 切削力导致变形
在车削过程中,产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PY 及切向切削力PZ。
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。
径向切削力PY的影响
径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的,由于细长轴的刚性较差,径向力将会把细长轴顶弯,使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响,见图1。
轴向切削力PX的影响
轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的,它对工件形成一个弯矩。
对于一般的车削加工,轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大,可以忽略。
但是由于细长轴的刚性较差,其稳定性也较差,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。
如图2所示。
图2 轴向切削力的影响及力学模型
2) 切削热产生的影响
车削加工产生的切削热,会引起工件热伸长。
由于在车削过程中,卡盘和尾架顶尖都是固定不动的,因此两者之间的距离也是固定不变的。
这样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。
因此可以看出,提高细长轴的加工精度问题,实质上就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。
2 提高细长轴加工精度的措施
在细长轴加工过程中,为提高其加工精度,要根据不同的生产条件,采取不同的措施,以提高细长轴的加工精度。
1) 选择合适的装夹方法
在车床上车削细长轴采用的两种传统装夹方式中,采用双顶尖装夹,工件定位准确,容易保证同轴度。
但用该方法装夹细长轴,其刚性较差,细长轴弯曲变形较大,而且容易产生振动.因此只适宜于安装长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高的工件。
加工细长轴通常采用一夹一顶的装夹方式。
但是在该装夹方式中,如果顶尖顶得太紧,除了可能将细长轴顶弯外,还能阻碍车削时细长轴的受热伸长,导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴,装夹后会产生过定位,也能导致细长轴产生弯曲变形.因此采用一夹一顶装夹方式时,顶尖应采用弹性活顶尖,使细长轴受热后可以自由伸长,减少其受热弯曲变形;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。
如图3所示。
图3 一夹一顶装夹方式的改进
2) 直接减少细长轴受力变形
采用跟刀架和中心架
采用一夹一顶的装夹方式车削细长轴,为了减少径向切削力对细长轴弯曲变形的影响,传统上采用跟刀架和中心架,相当于在细长轴上增加了一个支撑,增加了细长轴的刚度,可有效地减少径向切削力对细长轴的影响。
采用轴向拉夹法车削细长轴
采用跟刀架和中心架,虽然能够增加工件的刚度,基本消除径向切削力对工件的影响。
但还不能解决轴向切削力把工件压弯的问题,特别是对于长径比较大的细长轴,这种弯曲变形更为明显。
因此可以采用轴向拉夹法车削细长轴。
轴向夹拉车削是指在车削细长轴过程中,细长轴的一端由卡盘夹紧,另一端由专门设计的夹拉头夹紧,夹拉头给细长轴施加轴向拉力,如图4所示。
图4 轴向夹拉车削及力学模型
在车削过程中,细长轴始终受到轴向拉力,解决了轴向切削力把细长轴压弯的问题。
同时在轴向拉力的作用下,会使细长轴由于径向切削力引起的弯曲变形程度减小;补偿了因切削热而产生的轴向伸长量,提高了细长轴的刚性和加工精度。
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,车刀由主轴卡盘开始向尾架方向进给,如图5所示。
图5 反向切削法加工及力学模型
这样在加工过程中产生的轴向切削力使细长轴受拉,消除了轴向切削力引起的弯曲变形。
同时,采用弹性的尾架顶尖,可以有效地补偿刀具至尾架一段的工件的受压变形和热伸长量,避免工件的压弯变形。
采用双刀车削细长轴改装车床中溜板,增加后刀架,采用前后两把车刀同时进行车削,如图6所示。
图6 双刀加工及力学模型
两把车刀,径向相对,前车刀正装,后车刀反装。
两把车刀车削时产生的径向切削力相互抵消。
工件受力变形和振动小,加工精度高,适用于批量生产。
采用磁力切削法车削细长轴
磁力切削法的原理与反向切削法原理基本相同。
在车削过程中,细长轴由于受到磁力拉伸的作用,可以减少细长轴加工时的弯曲变形,提高细长轴加工精度。
3) 合理地控制切削用量
切削用量选择的是否合理,对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。
因此对车削细长轴时引起的变形也是不同的。
切削深度(t)
在工艺系统刚度确定的前提下,随着切削深度的增大,车削时产生的切削力、切削热随之增大,引起细长轴的受力、受热变形也增大。
因此在车削细长轴时,应尽量减少切削深度。
进给量(f)
进给量增大会使切削厚度增加,切削力增大。
但切削力不是按正比增大,因此细长轴的受力变形系数有所下降.如果从提高切削效率的角度来看,增大进给量比增大切削深度有利。
切削速度(v)
提高切削速度有利于降低切削力。
这是因为,随着切削速度的增大,切削温度提高,刀具与工件之间的摩擦力减小,细长轴的受力变形减小。
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。
4) 选择合理的刀具角度
为了减小车削细长轴产生的弯曲变形,要求车削时产生的切削力越小越好,而在刀具的几何角度中,前角、主偏角和刃倾角对切削力的影响最大。
前角(γ)
其大小直接着影响切削力、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,切削力明显减小。
增大前角可以降低切削力,所以在细长轴车削中,在保证车刀有足够强度前提下,尽量使刀具的前角增大,前角一般取γ=15°。
主偏角(kr)
其大小影响着3个切削分力的大小和比例关系。
随着主偏角的增大,径向切削力明显减小,切向切削力在60°~90°时却有所增大。
在60°~75°范围内,3个切削分力的比例关系比较合理。
在车削细长轴时,一般采用大于60°的主偏角。
刃倾角(λs)倾角影响着车削过程中切屑的流向、刀尖的强度及3个切削分力的比例关系。
随着刃倾角的增大,径向切削力明显减小,但轴向切削力和切向切削力却有所增大。
刃倾角在-10°~+10°范围内,3个切削分力的比例关系比较合理。
在车削细长轴时,常采用正刃倾角+3°~+10°,以使切屑流向待加工表面。
3 结论
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要求。
通过采用合适的装夹方式和先进的加工方法,选择合理的刀具角度和切削用量等措施,可以保证细长轴的加工质量要求。