细长轴类零件的切削加工工艺

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对于长度与直径之比(长径比)大于80的细长轴，在切削过程中由于其刚性差而极易产生弯曲和振动，难以获得良好的加工精度和表面粗糙度。且热扩散差，线膨胀大，当工件两端顶紧时受热变形影响易产生弯曲，因此，长径比大于80的细长轴是轴类零件中较难加工的零件。在实际生产中，可通过采用三支承跟刀架、弹簧顶尖、改进刀具的几何角度或采用宽刃精车刀、选择热硬性好及高耐磨的刀具材料、增设合理的辅助工具等方法达到满意的加工效果。
1 细长轴加工前的准备工作
, i8 D8 ~2 N4 E# V: Y加工前应先调整机床，校直工件。
机床调整
主轴中心和尾座顶尖中心连线与导轨全长平行;主轴中心与尾座顶尖中心的同轴度公差小于0.02;大、中、小拖板的间隙合适(过松会扎刀)。
棒料校直
% a5 D! f9 o" ^2 m# S# |  K采用热校直法校直棒料，不宜冷校直，忌锤击。装夹时，防止预加应力产生变形，夹持方法有两种:一是在一端车出8～10mm的卡脚档;二是在卡盘爪与工件间垫入直径为f3～f5mm的钢丝(绕工件放置)或钢柱(顺工件放置)，使工件与卡盘为线接触。
2 切削方法
, ?, M  c, e, b1 C5 Y9 @. l采用三支承爪的跟刀架及弹簧顶尖，切削方法有以下两种。
1 T4 _& A* ]" D8 X* M& `" B/ \; h1) 高速切削法
常采用75°粗车刀、93°半精车和精车刀。75°粗车刀材料为YT15,YW2，刀片代号A127；93°精车刀材料为YT30、YW1，刀片代号A127。粗车切削用量：n=290～450r/min，f=0.4～0.6mm/r，ap=3～4mm；半精车切削用量:n=380～600r/min，f=0.2～0.4mm/r，ap=1.5～2.5mm；精车切削用量：n=450～600r/min，f=0.15～0.3mm/r，ap=0.5～1.5mm。
& W3 s7 U7 v+ M因增加了一个支承爪，在车刀切入工件后，应按上、下、外顺序调整支承爪。
, w* B3 h: t9 K# n( E2) 反向低速大进刀精车法
, E* j, u" G( }: N* q采用弹簧伸缩顶尖，反向切削。精车、半精车仍用高速切削法，精车用低速大走刀。采用的刀具与高速切削法相同。粗车切削用量n=230～450r/min，f=0.5～0.8mm/r,ap=3～8mm；半精车切削用量n=290～6OOr/min，f=0.3～0.6mm/r，ap=1.5～3.5mm;精车切削用量n=12～24r/min，f=10～20mm/r,ap=0.02～0.05mm。f、ap、V选取最大值的顺序依次为ap、f、V。
( B% Y0 e  H9 j6 x操作方法:靠卡盘处车出跟刀架支承档，修磨好支承爪后，在轴尾端倒角45°，以防止车削结束时刀具崩刃。支承爪的调整顺序依次是下侧、上侧、外侧。接刀应准确，在轴径接刀处要有1:10左右的锥度。逐步增加刀刃的切削力，以避免突然增加造成让刀或扎刀，产生径向误差而引起振动，或出现多边形及竹节形。
! u, [, g! m' X1 M% p. n) i为防止工件振动，跟刀架支承爪的轴向长度选40～50mm，径向宽度为10～15mm。为便于散热和排屑，在支承爪的轴向和径向上各钻一个T形通孔，支承爪材料宜用QT60-2球墨铸铁。
7 ]- _. L; a9 i4 q# I3 辅助工具
粗车时，可采用如图1所示的支架，支架由V形块和木垫块组成，木垫块压在机床导轨上。
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% D; Q2 K& U3 u# B- M' d+ u- |8 H半精车、精车时可采用如图2所示的托架，托架是在加工过程中起减振作用的主要辅具，托架由两块制有3°斜面的木质(红松)托块组成，上托块的上面制成V型托口，这可使工件与上托块在互相作用时能够形成不完全碰撞，受力时一部分功能将受到损失，以达到减小反作用力的目的。根据实践经验，V型夹角α=30°～50°为宜，辅具安放数量视工件长径比及工件长度而定，当长径比大于80、工件长大于1500mm以上时，每隔600～800mm放置一个。
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4 应用效果
采用上述工艺措施后，车削最细轴(杆)f8×2000和细长轴f25×3000～5000，全长精度在IT5以上，表面粗糙度在Ra1.6以下，车削一根轴仅需15～25min。
文章关键词： 切削加工