1、1细长轴车削加工工艺作 者： 专 业： 年 级： 指导老师： 答辩日期: 成 绩： 摘 要1针 对 影 响 加 工 细 长 轴 零 件 精 度 不 高 等 因 素 ， 分 析 了 如 何 提 细 长 轴 零 件 的 加工 精 度 ， 给 出 解 决 问 题 的 具 体 方 法 。关 键 词 :细 长 轴 变 形 装 夹 精 度前 言 通常轴的长度与之直径比大于 2025(即 L/d2025)的轴称之为细长轴。这类零件一般在车床上进行加工。在车削过程中，由于其刚性差，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
2、形状，严重影响1零件的加工精度.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。 目录摘要及关键词 1前言 2一.细长轴车削的工艺特点31二、引起细长轴弯曲变形的原因 42.1 切削力导致变形52.2 切削热产生的影响 6三. 提高细长轴加工精度的措施 73.1 选择合适的装夹方法 83.2 减少细长轴受力变形93.3.采用反向切削法车削细长轴10四.合理地控制切削用量11五. 选择合理的刀具角度12六. 结论 13一.细长轴车削的工艺特点：细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。细长轴的热扩散性能差，
3、在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。1车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形。造成机床、工件、刀具
4、工艺系统的刚性不良给切削加工带来困难，不易获得良好的表面粗糙度和几何精度。 二. 引起细长轴产生弯曲变形的原因 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)。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 PZ。1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 PZ 的影响
5、 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
6、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。 1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。 三. 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
7、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。1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 1）采用中心架和跟刀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
8、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。a.用中心架支承车细长轴:一般在车削细长轴时，用中心架来增加工件的刚性，当工件可以进行分段切削时，中心架支承在工件中间，如图 5 所示。在工件装上中心架之前，必1须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，其表面粗糙及圆柱误差要小，并在支承爪与工件接触处经常加润滑油。为提高工件精度，车削前应将工件轴线调整到与机床主轴回转中心同轴。如图 5 所示：当车削支承中心架的沟槽比较困难或一些中段不需加工的细长轴时，可用过渡套筒，使支承爪与过渡套筒的外表面接触，如图
9、6 所示，过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯表面，并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合。b. 用跟刀架支承车细长轴:对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，如图 6 所示。跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，它可以跟随车刀移动，抵消径向切削力，提高车削细长轴的形状精度和减小表面粗糙度，如图 6(a)所示为两爪跟刀架，因为车刀给工件的切削抗力 Fr，使工件贴在跟刀架的两个支承爪上，但由于工件本身的向下重力，以及偶然的弯曲，车削时会瞬时离开支承爪、接触支承爪时产生振动。所以比较理想的中心架需要用三爪中心架，如图 6(b)所示。此时，由三爪和车刀抵住工件，使之上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。如图 6 所示：12）垫块 除跟刀架装置外，还可根据工件长度，在工件下面垫放不等距的木块(在切削中随放随取，保证拖板正常进给)，木块直接垫放在床身上其厚度以能轻微托牢工件为宜，木块制成半圆弧凹坑，运行时加机油润滑。这种垫块还具有消振作用，如图 7 所示。
