普車(chē)教學(xué)切削加工細(xì)長(zhǎng)軸常見(jiàn)問(wèn)題的探討

胡曉陽(yáng)

（漯河技師學(xué)院， 河南 漯河 462000）

引言

工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)，機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，其發(fā)展直接影響到國(guó)計(jì)民生和國(guó)防力量。因此，各國(guó)都把機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展放在首要位置，努力提高本國(guó)機(jī)械制造技術(shù)。

我國(guó)在職院校的學(xué)生是機(jī)械加工制造業(yè)的后備軍，隨著技能項(xiàng)目中技能標(biāo)準(zhǔn)的變化和進(jìn)步，從傳統(tǒng)的技能到現(xiàn)代的技能，從單一的技能到多元化的技能，從以訓(xùn)練為基礎(chǔ)到以職業(yè)實(shí)踐為基礎(chǔ)，機(jī)械加工設(shè)備越來(lái)越高端，一體化教學(xué)體系及教學(xué)模式顯得尤為重要。

1 細(xì)長(zhǎng)軸在切削加工過(guò)程易出現(xiàn)的問(wèn)題

細(xì)長(zhǎng)軸的加工，對(duì)普車(chē)工加工來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較難的課題，在機(jī)械制造行業(yè)內(nèi)部流傳著這樣一句話(huà)，“鉗工怕鉆眼，車(chē)工怕車(chē)桿”，這個(gè)桿就是細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)工件。對(duì)普通車(chē)加工的學(xué)生來(lái)說(shuō)，車(chē)細(xì)長(zhǎng)桿就更難了，針對(duì)教學(xué)中車(chē)削細(xì)長(zhǎng)桿時(shí)會(huì)出現(xiàn)的一些問(wèn)題做一個(gè)初步的探討和研究。

1）受切削熱線性膨脹伸長(zhǎng)變形。

2）受切削力作用產(chǎn)生彎曲，引起振動(dòng)，影響加工的精度和表面粗糙度。

3）由于工件自重彎曲變形引起振動(dòng)，形位精度低表面加工質(zhì)量差。

4）工件高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力作用下，加劇工件彎曲和振動(dòng)。

細(xì)長(zhǎng)軸加工是一項(xiàng)難度較高的車(chē)削技術(shù)，考慮到學(xué)生實(shí)操技能水平、成本管理以及課題與實(shí)際生產(chǎn)相結(jié)合，需從刀具、切削用量、機(jī)床精度、輔助工具精度的選擇、工藝安排等多個(gè)方面針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決。

2 細(xì)長(zhǎng)軸在切削加工過(guò)程中問(wèn)題分析處理

1）在理論上材料不管硬度大小，一根軸長(zhǎng)度只要符合長(zhǎng)度與直徑比值大于25 就可以認(rèn)為是細(xì)長(zhǎng)軸，其在加工過(guò)程中都會(huì)受到切削力、重力、切削熱的因素產(chǎn)生彎曲變形以及振動(dòng)。長(zhǎng)度比例越大，車(chē)削加工難度越大，越不易保證形位精度和圖紙要求的表面質(zhì)量，這就需要教會(huì)學(xué)生正確診斷與排除，規(guī)范實(shí)操。

2）一般情況下學(xué)生操作水平不高，關(guān)鍵尺寸控制難度較大，所以細(xì)長(zhǎng)軸的切削加工對(duì)他們來(lái)說(shuō)是最難的課題。在切削力和切削熱的作用下，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)車(chē)削，會(huì)使一個(gè)工件還沒(méi)有完成從粗車(chē)到精車(chē)階段，刀具就會(huì)受到磨損，所以很難車(chē)出一個(gè)尺寸合格、表面粗糙度好的工件。這就要求操作人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在工藝編排時(shí)充分考慮細(xì)長(zhǎng)軸加工的特點(diǎn)，正確選擇刀具及切削用量。刀具的選用原則：強(qiáng)度高、剛度好和抗振性強(qiáng)，精度高、可靠性好，耐磨性及切削性能好。要保證切削加工中不會(huì)發(fā)生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響加工的情況，要求刀具及與之組合的附件必須具有很好的可靠性及較強(qiáng)的適應(yīng)性。從而能夠使刀具能夠承受連續(xù)切削的工況，減少磨鈍、更換次數(shù)，以提高刀具使用的壽命。

3）要充分降低加工時(shí)的溫度，不能使工作區(qū)域溫度升高而降低刀具使用壽命。切削液有水溶液、乳化液、切削油之分，在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，不能選擇有降溫作用的水，應(yīng)該選擇能起冷卻作用和潤(rùn)滑作用的乳化液作為加工時(shí)的冷卻液體并保證其得到充分使用，這樣才能把切削熱從刀具和工件處帶走，從而有效降低切削溫度，減少工件和刀具的受熱變形，保持刀具硬度，提高刀具精度和耐用度。

4）還要合理選擇刀具的幾何參數(shù)，減少刀具加工時(shí)徑向力的作用，防止工件彎曲變形。為減少加工時(shí)刀具對(duì)工件所產(chǎn)生的軸向力對(duì)工件造成變形所導(dǎo)致的工件報(bào)廢，選擇較大主偏角，這樣可以減小切削時(shí)所產(chǎn)生的背向力，使工件所受外力減小，從而減小了工件的彎曲變形。同時(shí)力減小了，振動(dòng)也會(huì)減弱，所以細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)刀的主偏角宜選取80°～93°，并且刀具其他角度的合理使用也能減小切削力，降低切削熱。比如：增大前角，使刀具鋒利。這樣切削時(shí)產(chǎn)生的力就小，切削輕快，從而切削時(shí)產(chǎn)生的熱也會(huì)減少。還有磨刀石的刀尖圓弧半徑應(yīng)盡量小，刀尖鋒利也能減小切削時(shí)所產(chǎn)生的切削力，還能減小工件的彎曲變形。

5）為了提高工件表面質(zhì)量，使加工的工件符合圖紙要求，應(yīng)控制切削的流向，不能把切削流向已加工好的表面。所以，不僅要磨好斷削槽，使切削順利彎曲折斷，而且還要使磨正的刃傾角λs=1°～3°，控制好切削流向待加工表面，同時(shí)正的刃傾角也能增加車(chē)刀的銳利程度[1]。

6）在加工細(xì)長(zhǎng)軸前還要考慮車(chē)床在使用過(guò)程中由于磨損對(duì)加工帶來(lái)的影響，主軸經(jīng)過(guò)空車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)合格，應(yīng)對(duì)其自身精度進(jìn)行檢驗(yàn)。車(chē)床精度檢驗(yàn)是機(jī)械加工一體化課程體系一個(gè)課題，能提升學(xué)生對(duì)機(jī)械加工執(zhí)行規(guī)范操作的意識(shí)。機(jī)床本身的精度對(duì)加工精度適當(dāng)?shù)恼{(diào)整有，主軸前端的調(diào)整螺母徑向跳動(dòng)、主軸軸頭卡盤(pán)安裝錐面的徑向跳動(dòng)實(shí)測(cè)應(yīng)不大于0.02 mm；主軸軸線與床身導(dǎo)軌平行度（水平面內(nèi)）在300 mm，長(zhǎng)度上允許勾頭0.02 mm；主軸軸線與床身導(dǎo)軌平行度（垂直平面內(nèi)）在300 mm，長(zhǎng)度上允許仰頭0.02 mm；主軸軸線與尾座套筒軸線高度偏差允許尾座高0.03 mm。

7）合理安排工藝，細(xì)長(zhǎng)軸一次走刀時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生的車(chē)削熱經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間積累，使工件本身溫度升高，從而發(fā)生熱變形，采用一夾一頂?shù)难b夾方式進(jìn)行加工，工件軸向位置固定，受熱線性膨脹，伸長(zhǎng)工件只能形成“弓”形。當(dāng)工件旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力，使工件彎曲變形進(jìn)一步加劇，從而導(dǎo)致車(chē)削加工無(wú)法進(jìn)行，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)軸工件變形到一定程度時(shí)，會(huì)有被甩出去的危險(xiǎn)。所以裝夾時(shí)，后頂尖改用活頂尖，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)軸變形時(shí)，能通過(guò)自身的伸縮量來(lái)抵消工件的變形?；?qū)⑷ūP(pán)夾持改為間接夾持，即把細(xì)長(zhǎng)軸夾持部分纏繞一圈鋼絲，用三爪自定心卡盤(pán)夾緊，這樣減小了卡盤(pán)和工件的接觸面積，使工件在卡盤(pán)內(nèi)自由地變換位置，避免夾緊時(shí)形成彎曲力矩，在切削過(guò)程中的熱變形也能得到及時(shí)調(diào)整。用此方法車(chē)削時(shí)，改變車(chē)削走刀方向，由原來(lái)的正常尾座向卡盤(pán)方向車(chē)削變?yōu)橛煽ūP(pán)向尾座方向車(chē)削，這樣改變了車(chē)削力的方向，使細(xì)長(zhǎng)軸受到軸向拉力，并且利用彈性頂尖的間隙使工件不易變形。

3 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)的實(shí)踐證明，車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，合理的工藝安排是關(guān)鍵，同時(shí)做到采用合理的裝夾方法和加工方法，正確選擇刀具的幾何角度、切削用量，使用恰當(dāng)?shù)睦鋮s潤(rùn)滑，通過(guò)理論與實(shí)踐有效結(jié)合，可以保證細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量。教學(xué)的目的是為了培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需求的技能型人才，因此，只有那些具備熟練的操作技能、較強(qiáng)的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)、極強(qiáng)的思維能力的學(xué)生才能為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益，采用一體化教學(xué)不僅能拓寬學(xué)生的知識(shí)面，同時(shí)還可以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的教學(xué)目的。