关于加工细长轴方法探略

王美华

摘要：轴类零件在机械工业中占有重要的地位，主要的作用是能够和别的零件进行组合，成为机器中重要的组成部分。随着人们对零件技术加工质量的要求越来越高，加工细长轴的方法也变得越来越多。本文通过分析影响细长轴加工精细度的主要因素，提出解决细长轴加工的主要技术性问题，以便更好地保证细长轴加工的质量。

关键词：细长轴；方法；加工精度

细长轴可以应用于机器加工的各个灵越，应用广泛，对于细长轴的精密程度至今还是一向比较难以解决的技术项目。但是我国关于细长轴光整加工阶段主要应用的是磨削加工。这种磨削加工的工作效率很低，需要大量的劳动力，容易让被加工的工件产生损伤，还有可能在进行磨削加工的时候破坏工件的表面质量。

一、细长轴加工的特点

1、细长轴刚性很差。在车削加工时，如果装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而产生弯曲变形，从而引起振动，降低加工精度和表面粗糙度。

2、细长轴的散热性差。在切削热的作用下，工件轴向尺寸会变热伸长，如果轴的两端为固定支承，则会因变挤而产生弯曲变形，甚至会使工件卡死在顶尖间而无法加工。

3、工件高速旋转时，在离心力作用下，加剧工件弯曲与振动。

4、细长轴轴向尺寸较长，加工时一次给所需时间长，刀具磨损较大，从而增加了工件的几何形状误差。

二、引起细长轴变形弯曲的因素

1、切削力引起的变形。在对细长轴进行加工的时候，所产生的削力是无穷的，主要是削力、背向力和进给力，在切割工程中所受到力的影响是不同的。在切割中受到背向力影响的时候，一般垂直于给进力的方向上的分离，这个时候，细长轴表面受力，水平表面就会变得弯曲。

当进行细长轴加工的时候，一般的给进力在运动的上方受力。给进力产生的弯曲变形主要体现在以下两个方面：（1）细长轴的一头被夹持在卡盘中间，另一头施以进给力时，就像在一根杆子上施加一个偏置压力，就容易产生弯曲变形。（2）工件有了上述弯曲变形后，在高速回转下，由于离心惯性作用，又加剧了变形，并引起了振动。

2、切割热引起的变形。细长轴在工作的时候会产生很大的热量，其热量是车削热，在车削热的状态下，会让一些工件伸长。受到热的作用一些工件会变形，在车削的过程当中，虽然卡盘和尾座是不懂的，距离也是不变的，但是经过细长轴工作变热的原因，细长轴拉伸长度就会受到影响，受到一定的限制，经过他们之间的挤压，受到切割热的影响就会变形。

3、受切割量的影响。细长轴在进行工件加工的时候，有时候需要进行计算尺寸的，如果细长轴轴向尺寸偏大，那么进给量就会变小，所以在加工的过程中就会需要很长的时间，加工一次所需走刀时间较长，走刀在进行过程中回合一些零件进行接触，接触量比较多，从而造成刀具磨损严重，使工件容易产生锥度。

4、车削力变大，受到车削振动较大。加工过程中由于受到切削力和离心力的共同作用，易产生切削振动，工件表面粗糙度难以保证加工要求。

三、提高细长轴精度加工的策略

1、圆轴滚压，增大表面接触面积。细长轴工件外圆在滚压加工时，当外圆表面受压，金属的晶粒向径向轴心延伸，但这是有限的，金属的晶粒还不得不向轴的两端延伸，所以，经过旋风式外圆滚压加工的细长轴，其长度是略有增加的。故采取一端卡盘一端顶针的装夹方式，顶尖部分应该有能少量自动伸缩的结构，以确保工件伸长时，不致于顶尖的阻力而将工件顶弯。

2、减少热变形伸长的影响。车削时，因切削热传导给工件，使工件温度升高，工件就开始变形伸长，工件就受挤压弯曲，一旦产生弯曲后，细长轴就很难进行加工，因此，加工细长轴时，需采取措施以减小热变形的影响：（1）进行滚压加工。属切削刀具引起的误差、振动和热变形等其他形式的误差，这样就会使得切削加工精度比工作母机的精度低，所以精加工阶段要保证工作母机的精度比被加工零件的精度高，这样才能保证加工零件的精度。当采用同样的滚压条件对不同的塑性材料进行滚压加工时，会得到不同的滚压效果。（2）使用弹性回转顶尖来补偿热變形伸长，实践证明，用弹性回转顶尖加工细长轴，可有效的补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。（3）加注充分的切削液。车削细长轴时，无论是低速切削还是高速切削，使用切削液进行冷却，能有效地抑制工件温度上升，从而控制热变形。（4）刀具应经常保持锐利状态，以减小刀具与工件的摩擦发热。

3、切削用量的选择。在尽量大的进给量的前提下，尽可能的提高切削速度和背吃刀量。这是因为：（1）结合反向切削，采用大的进给量，增大进给力，工件在强有力的拉伸作用下，能消除径向的振动，使切削平稳。（2）大的进给量，相当于车削细牙螺纹，走刀方向一侧的后角减小一个螺旋升角，前角增大一个螺旋升角。小的后角减小崩刃，大的前角减小切削力并对切削变形有利。

4、采用适当的车削方法。（1）一夹一顶上中心架，或两顶尖上中心架，正装车刀车削，适用于允许调头接刀车削的工件。 （2）一夹一顶上跟刀架，正装车刀车削，适用于不允许调头接刀车削的工件。两爪跟刀架不适用于高速切削，三爪跟刀架适用于高速切削。（3）一夹一顶或一夹一拉，卡盘夹紧面用开口钢丝圈，上跟刀架，反向进给，适用于精车长径比L/d<50 的轴。（4）改装中滑板，设前后刀架，两把 45°车刀同时车削，工件振动和变形小，加工精度高，适用于批量生产。

四、结语

细长轴精加工阶段，通常使用磨削、车削等传统的材料加工方法时，由于细长轴长径比大造成刚性差，且长轴零件的热扩散能力弱，在切削力、重力、惯性力和切削热的共同作用下，将破坏零件和刀具之间的相互位置关系，因而很容易产生弯曲变形、振动、表面灼伤等情况，从而降低了长轴的加工质量。

参考文献

[1] 陈日曜.金属切削原理（第二版）[M]. 北京：机械工业出版社，2015.

[2] 杨授时.中级车工技术. [M]. 北京：机械工业出版社，2016.