研究細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝

趙宏偉

摘 要：針對(duì)目前細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝應(yīng)用過程存在的問題，文章從實(shí)踐角度出發(fā)，分析了細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝問題，并提出了具體問題的解決方法，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。結(jié)果表明，只有在明確車削加工細(xì)長(zhǎng)軸工件問題的情況下，才能使最具效用的加工工藝作用于工件的生產(chǎn)，進(jìn)而提高其作用于工業(yè)化建設(shè)的質(zhì)量效果。

關(guān)鍵詞：細(xì)長(zhǎng)軸；車削；加工工藝；裝夾方法

細(xì)長(zhǎng)軸，大多采用車床加工方式，以將軸長(zhǎng)與直徑比控制在2025L/d之間。然而，在車削操作過程，因剛性不高，且受切削力與切削熱問題的影響，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸易出現(xiàn)彎曲變形現(xiàn)象。這不僅破壞了刀具與零件運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，還降低了零件的加工精度。為控制其影響，車削加工人員應(yīng)在明確細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝特點(diǎn)的情況下，找出優(yōu)化控制方向，繼而提高細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝的作用質(zhì)量。如此，其作用于工業(yè)化生產(chǎn)就能滿足各設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)用的高精度、高耐久性要求。

1 細(xì)長(zhǎng)軸車削的工藝特點(diǎn)

首先，由于工業(yè)產(chǎn)生工件細(xì)長(zhǎng)軸具有剛性不高特點(diǎn)，因而，在車削加工過程中，一旦出現(xiàn)裝夾操作不合理問題，就會(huì)導(dǎo)致工件因切削力與重力影響出現(xiàn)彎曲變形問題。

其次，細(xì)長(zhǎng)軸工件加工的熱擴(kuò)散效果不強(qiáng)，這就導(dǎo)致其會(huì)在切削熱的作用影響下出現(xiàn)線膨脹現(xiàn)象。此過程，如軸的兩端加工為固定支承，工件就會(huì)因伸長(zhǎng)而導(dǎo)致頂彎現(xiàn)象發(fā)生。

再次，車削細(xì)長(zhǎng)軸的過程中，因工件較長(zhǎng)，所以，需要增加一次性的走刀時(shí)間來提高車削加工質(zhì)量。但此加工作業(yè)內(nèi)容，會(huì)增加刀具的磨損，進(jìn)而降低幾何形狀的加工精度。最后，由于細(xì)長(zhǎng)軸的車削過程需利用跟刀架，因此，支承工件的兩個(gè)支撐塊還要適應(yīng)零件的加工壓力，進(jìn)而對(duì)工件的加工精度造成影響。

故而，加工工藝優(yōu)化控制人員應(yīng)根據(jù)上述特點(diǎn)，對(duì)實(shí)際的細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝進(jìn)行分析研究，以確定最具科學(xué)合理性的加工工藝。[1]

2 細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝問題

車削加工作業(yè)導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸出現(xiàn)彎曲變形問題的原因有二：

其一，細(xì)長(zhǎng)軸車削加工會(huì)因切削力的影響出現(xiàn)變形問題。目前，細(xì)長(zhǎng)軸車削加工產(chǎn)生的切削力有兩種，即軸向切削力與徑向切削力。這兩種切削力的車削加工作業(yè)，會(huì)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸工件帶來不同程度的彎曲變形影響。軸向切削力的細(xì)長(zhǎng)軸，其會(huì)因平行狀態(tài)而作用于工件的軸向方向。由此，切削力就會(huì)對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸工件作用形成一個(gè)彎矩。但軸向切削力對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸工件的彎曲變形造成的影響不大，但受細(xì)長(zhǎng)軸本身的剛性與穩(wěn)定性不高影響。當(dāng)車削過程軸向切削力超出定值，就會(huì)導(dǎo)致工件被壓彎進(jìn)而產(chǎn)生縱向的彎曲變形問題。

通常情況下，細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工，軸向切削力對(duì)工件加工彎曲變形影響程度并不大，可忽略不計(jì)。但因細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)品本身的剛性就不高，所以，其作用穩(wěn)定性也不高。

其二，切削熱影響。車削細(xì)長(zhǎng)軸的過程中，會(huì)因加工產(chǎn)生切削熱，繼而引起工件出現(xiàn)熱伸長(zhǎng)問題。此外，因車削作業(yè)過程，卡盤與尾架頂尖固定不動(dòng)，所以，兩者距離不變。因此，加工工藝應(yīng)將提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度作為目標(biāo)，即通過控制工件的受熱變形與工藝系統(tǒng)的受力程度，來達(dá)到車削加工效果。[2]

3 細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝問題解決對(duì)策

3.1 優(yōu)選裝夾方法

當(dāng)細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工設(shè)備為車床，加工工藝人員應(yīng)采用雙頂尖裝夾，以提高工件定位的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證工件加工的同軸度。但在車削加工實(shí)踐過程中，因細(xì)長(zhǎng)軸工件的剛性不高，且彎曲變形程度較大，所以，應(yīng)控制好長(zhǎng)徑比與加工余量，進(jìn)而對(duì)工件的同軸度進(jìn)行有效控制。此外，實(shí)際車削加工，要控制好頂尖的頂緊力，一旦過大，不僅會(huì)頂彎細(xì)長(zhǎng)軸工件，還會(huì)影響細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工件的受熱伸長(zhǎng)效果，進(jìn)而導(dǎo)致工件出現(xiàn)軸向擠壓的彎曲變形問題。

3.2 直接減少細(xì)長(zhǎng)軸受力變形

對(duì)于用中心架支承車細(xì)長(zhǎng)軸來說，工件加工工藝，應(yīng)采用中心架來提高其剛性。此過程，如工件能夠?qū)崿F(xiàn)分段切削，應(yīng)將中心架支承作用于細(xì)長(zhǎng)軸工件的中間部位。此外，在安裝中心架前，應(yīng)在工件毛坯中部車削出一段能夠支承中心架支撐爪的溝槽。如此，就能控制表面粗糙與圓柱的粗糙誤差。為提高細(xì)長(zhǎng)軸工件的加工精度，應(yīng)在支撐抓與工件接觸過程中，應(yīng)添加潤(rùn)滑油，并將工件的軸線調(diào)整至機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)中心同軸。

當(dāng)車削支承中心架的溝槽比較困難或一些中段不需加工的細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，可用過渡套筒，使支承爪與過渡套筒的外表面接觸。[3]除跟刀架裝置外，還可根據(jù)工件長(zhǎng)度，在工件下面墊放不等距的木塊，并將木塊制成半圓弧凹坑。如此，實(shí)際車削加工運(yùn)行過程就可增加機(jī)油潤(rùn)滑，來降低細(xì)長(zhǎng)軸的受力變形影響。

4 結(jié)語

綜上所述，因切削力導(dǎo)致的變形與切削熱影響問題，應(yīng)在明確其產(chǎn)生過程及原因的情況下，將提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度作為目標(biāo)，即通過控制工件的受熱變形與工藝系統(tǒng)受力程度，來達(dá)到車削加工效果。事實(shí)證明，只有在明確細(xì)長(zhǎng)軸車削加工工藝問題的情況下，才能使優(yōu)化措施的運(yùn)用具備針對(duì)性，進(jìn)而提高細(xì)長(zhǎng)軸車削加工的質(zhì)量。為此，相關(guān)人員應(yīng)將上述分析內(nèi)容與科研成果更多地運(yùn)用于細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工工藝。

參考文獻(xiàn)：

[1]李康，陳風(fēng)，郭國(guó)強(qiáng)，陳明.帶自制跟刀架的振動(dòng)車削細(xì)長(zhǎng)軸實(shí)驗(yàn)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2015（06）：119121125.

[2]鄧志平，金龍，張洪.細(xì)長(zhǎng)軸的雙刀車削加工精度的研究[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2014，12（01）：4447.

[3]李健，龐勇.細(xì)長(zhǎng)軸車削加工徑向變形和切削力的分析計(jì)算[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2012（02）：2325.