普车教学切削加工细长轴常见问题的探讨

胡晓阳

（漯河技师学院， 河南 漯河 462000）

引言

工业是国民经济的主导，机械制造业是国民经济的基础，其发展直接影响到国计民生和国防力量。因此，各国都把机械制造业的发展放在首要位置，努力提高本国机械制造技术。

我国在职院校的学生是机械加工制造业的后备军，随着技能项目中技能标准的变化和进步，从传统的技能到现代的技能，从单一的技能到多元化的技能，从以训练为基础到以职业实践为基础，机械加工设备越来越高端，一体化教学体系及教学模式显得尤为重要。

1 细长轴在切削加工过程易出现的问题

细长轴的加工，对普车工加工来说是一个比较难的课题，在机械制造行业内部流传着这样一句话，“钳工怕钻眼，车工怕车杆”，这个杆就是细长轴类工件。对普通车加工的学生来说，车细长杆就更难了，针对教学中车削细长杆时会出现的一些问题做一个初步的探讨和研究。

1）受切削热线性膨胀伸长变形。

2）受切削力作用产生弯曲，引起振动，影响加工的精度和表面粗糙度。

3）由于工件自重弯曲变形引起振动，形位精度低表面加工质量差。

4）工件高速旋转时，在离心力作用下，加剧工件弯曲和振动。

细长轴加工是一项难度较高的车削技术，考虑到学生实操技能水平、成本管理以及课题与实际生产相结合，需从刀具、切削用量、机床精度、辅助工具精度的选择、工艺安排等多个方面针对问题进行解决。

2 细长轴在切削加工过程中问题分析处理

1）在理论上材料不管硬度大小，一根轴长度只要符合长度与直径比值大于25 就可以认为是细长轴，其在加工过程中都会受到切削力、重力、切削热的因素产生弯曲变形以及振动。长度比例越大，车削加工难度越大，越不易保证形位精度和图纸要求的表面质量，这就需要教会学生正确诊断与排除，规范实操。

2）一般情况下学生操作水平不高，关键尺寸控制难度较大，所以细长轴的切削加工对他们来说是最难的课题。在切削力和切削热的作用下，长时间连续车削，会使一个工件还没有完成从粗车到精车阶段，刀具就会受到磨损，所以很难车出一个尺寸合格、表面粗糙度好的工件。这就要求操作人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在工艺编排时充分考虑细长轴加工的特点，正确选择刀具及切削用量。刀具的选用原则：强度高、刚度好和抗振性强，精度高、可靠性好，耐磨性及切削性能好。要保证切削加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响加工的情况，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。从而能够使刀具能够承受连续切削的工况，减少磨钝、更换次数，以提高刀具使用的寿命。

3）要充分降低加工时的温度，不能使工作区域温度升高而降低刀具使用寿命。切削液有水溶液、乳化液、切削油之分，在加工细长轴时，不能选择有降温作用的水，应该选择能起冷却作用和润滑作用的乳化液作为加工时的冷却液体并保证其得到充分使用，这样才能把切削热从刀具和工件处带走，从而有效降低切削温度，减少工件和刀具的受热变形，保持刀具硬度，提高刀具精度和耐用度。

4）还要合理选择刀具的几何参数，减少刀具加工时径向力的作用，防止工件弯曲变形。为减少加工时刀具对工件所产生的轴向力对工件造成变形所导致的工件报废，选择较大主偏角，这样可以减小切削时所产生的背向力，使工件所受外力减小，从而减小了工件的弯曲变形。同时力减小了，振动也会减弱，所以细长轴车刀的主偏角宜选取80°～93°，并且刀具其他角度的合理使用也能减小切削力，降低切削热。比如：增大前角，使刀具锋利。这样切削时产生的力就小，切削轻快，从而切削时产生的热也会减少。还有磨刀石的刀尖圆弧半径应尽量小，刀尖锋利也能减小切削时所产生的切削力，还能减小工件的弯曲变形。

5）为了提高工件表面质量，使加工的工件符合图纸要求，应控制切削的流向，不能把切削流向已加工好的表面。所以，不仅要磨好断削槽，使切削顺利弯曲折断，而且还要使磨正的刃倾角λs=1°～3°，控制好切削流向待加工表面，同时正的刃倾角也能增加车刀的锐利程度[1]。

6）在加工细长轴前还要考虑车床在使用过程中由于磨损对加工带来的影响，主轴经过空车运转试验合格，应对其自身精度进行检验。车床精度检验是机械加工一体化课程体系一个课题，能提升学生对机械加工执行规范操作的意识。机床本身的精度对加工精度适当的调整有，主轴前端的调整螺母径向跳动、主轴轴头卡盘安装锥面的径向跳动实测应不大于0.02 mm；主轴轴线与床身导轨平行度（水平面内）在300 mm，长度上允许勾头0.02 mm；主轴轴线与床身导轨平行度（垂直平面内）在300 mm，长度上允许仰头0.02 mm；主轴轴线与尾座套筒轴线高度偏差允许尾座高0.03 mm。

7）合理安排工艺，细长轴一次走刀时间长，产生的车削热经长时间积累，使工件本身温度升高，从而发生热变形，采用一夹一顶的装夹方式进行加工，工件轴向位置固定，受热线性膨胀，伸长工件只能形成“弓”形。当工件旋转时产生离心力，使工件弯曲变形进一步加剧，从而导致车削加工无法进行，当细长轴工件变形到一定程度时，会有被甩出去的危险。所以装夹时，后顶尖改用活顶尖，当细长轴变形时，能通过自身的伸缩量来抵消工件的变形。或将三爪卡盘夹持改为间接夹持，即把细长轴夹持部分缠绕一圈钢丝，用三爪自定心卡盘夹紧，这样减小了卡盘和工件的接触面积，使工件在卡盘内自由地变换位置，避免夹紧时形成弯曲力矩，在切削过程中的热变形也能得到及时调整。用此方法车削时，改变车削走刀方向，由原来的正常尾座向卡盘方向车削变为由卡盘向尾座方向车削，这样改变了车削力的方向，使细长轴受到轴向拉力，并且利用弹性顶尖的间隙使工件不易变形。

3 结语

教学的实践证明，车削细长轴时，合理的工艺安排是关键，同时做到采用合理的装夹方法和加工方法，正确选择刀具的几何角度、切削用量，使用恰当的冷却润滑，通过理论与实践有效结合，可以保证细长轴的加工质量。教学的目的是为了培养适应企业需求的技能型人才，因此，只有那些具备熟练的操作技能、较强的实践操作经验、极强的思维能力的学生才能为企业创造更多的经济效益，采用一体化教学不仅能拓宽学生的知识面，同时还可以达到培养学生综合素质的教学目的。