加工方法： 采用反向進(jìn)給車削, 選用合理的刀具幾何參數(shù),、切削用量,、拉緊裝置和軸套式跟刀架等一系列有效措施。

一,、車削細(xì)長軸產(chǎn)生彎曲變形的因素分析

在車床上車削細(xì)長軸采用的傳統(tǒng)裝夾方式主要有兩種：一種方式是：一夾一頂安裝,；另一種方式是：兩頂尖安裝。這里主要分析一夾一頂?shù)难b夾方式,。如圖1所示,。

通過實(shí)際加工分析,，車削引起細(xì)長軸彎曲變形的原因主要有：

1. 切削力導(dǎo)致變形

在車削過程中，產(chǎn)生的切削力可以分解為軸向切削力PX,、徑向切削力PY及切向切削力PZ,。不同的切削力對(duì)車削細(xì)長軸時(shí)產(chǎn)生彎曲變形的影響是不同的。

1）徑向切削力PY的影響

徑向切削力是垂直作用在通過細(xì)長軸軸線水平平面內(nèi)的,，由于細(xì)長軸的剛性較差,，徑向力將會(huì)把細(xì)長軸頂彎，使其在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形.徑向切削力對(duì)細(xì)長軸彎曲變形的影響,，見圖1,。

2）軸向切削力PX的影響

軸向切削力是平行作用在細(xì)長軸軸線方向上的，它對(duì)工件形成一個(gè)彎矩,。對(duì)于一般的車削加工,，軸向切削力對(duì)工件彎曲變形的影響并不大，可以忽略,。但是由于細(xì)長軸的剛性較差,，其穩(wěn)定性也較差，當(dāng)軸向切削力超過一定數(shù)值時(shí),，將會(huì)把細(xì)長軸壓彎而發(fā)生縱向彎曲變形,。如圖2所示。

2. 切削熱產(chǎn)生的影響

加工產(chǎn)生的切削熱，會(huì)引起工件熱變形伸長,。由于在車削過程中,，卡盤和尾架頂尖都是固定不動(dòng)的，因此兩者之間的距離也是固定不變的,。這樣細(xì)長軸受熱后的軸向伸長量受到限制,，導(dǎo)致細(xì)長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。

因此可以看出,，提高細(xì)長軸的加工精度問題,，實(shí)質(zhì)上就是控制工藝系統(tǒng)的受力及受熱變形的問題,。

二、提高細(xì)長軸加工精度的措施

在細(xì)長軸加工過程中,，為提高其加工精度,，應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，采取不同的措施,，以提高細(xì)長軸的加工精度。

1. 選擇合適的裝夾方法

在車床上車削細(xì)長軸采用的兩種傳統(tǒng)裝夾方式中,，采用雙頂尖裝夾,，工件定位準(zhǔn)確，容易保證同軸度,。但用該方法裝夾細(xì)長軸,，其剛性較差，細(xì)長軸彎曲變形較大,，而且容易產(chǎn)生振動(dòng).因此只適宜于安裝長徑比不大,、加工余量較小、同軸度要求較高的工件,。

加工細(xì)長軸通常采用一夾一頂?shù)难b夾方式,。但是在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o,，除了可能將細(xì)長軸頂彎外,，還能阻礙車削時(shí)細(xì)長軸的受熱伸長，導(dǎo)致細(xì)長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形,。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸,，裝夾后會(huì)產(chǎn)生過定位，也能導(dǎo)致細(xì)長軸產(chǎn)生彎曲變形.因此采用一夾一頂裝夾方式時(shí),，頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖,，使細(xì)長軸受熱后可以自由伸長，減少其受熱彎曲變形,；同時(shí)可在卡爪與細(xì)長軸之間墊入一個(gè)開口鋼絲圈,，以減少卡爪與細(xì)長軸的軸向接觸長度，消除安裝時(shí)的過定位,，減少彎曲變形,。如圖3所示。

2. 直接減少細(xì)長軸受力變形

1）采用跟刀架和中心架

采用一夾一頂?shù)难b夾方式車削細(xì)長軸，為了減少徑向切削力對(duì)細(xì)長軸彎曲變形的影響,，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架,，相當(dāng)于在細(xì)長軸上增加了一個(gè)支撐,，增加了細(xì)長軸的剛度，可有效地減少徑向切削力對(duì)細(xì)長軸的影響,。

2）采用軸向拉夾法車削細(xì)長軸

采用跟刀架和中心架,，雖然能夠增加工件的剛度，基本消除徑向切削力對(duì)工件的影響,。但還不能解決軸向切削力把工件壓彎的問題,，特別是對(duì)于長徑比較大的細(xì)長軸，這種彎曲變形更為明顯,。因此可以采用軸向拉夾法車削細(xì)長軸,。軸向夾拉車削是指在車削細(xì)長軸過程中，細(xì)長軸的一端由卡盤夾緊,，另一端由專門設(shè)計(jì)的夾拉頭夾緊,，夾拉頭給細(xì)長軸施加軸向拉力，如圖4所示,。

在車削過程中,，細(xì)長軸始終受到軸向拉力,，解決了軸向切削力把細(xì)長軸壓彎的問題。同時(shí)在軸向拉力的作用下,，會(huì)使細(xì)長軸由于徑向切削力引起的彎曲變形程度減?。谎a(bǔ)償了因切削熱而產(chǎn)生的軸向伸長量,，提高了細(xì)長軸的剛性和加工精度,。

3）采用反向切削法車削細(xì)長軸

反向切削法是指在細(xì)長軸的車削過程中，車刀由主軸卡盤向尾架方向進(jìn)給,，如圖5所示,。

這樣在加工過程中產(chǎn)生的軸向切削力使細(xì)長軸受拉,，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時(shí),，采用彈性的尾架頂尖,，可以有效地補(bǔ)償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L量，避免工件的壓彎變形,。

采用雙刀車削細(xì)長軸改裝車床中滑板,，增加后刀架，采用前后兩把車刀同時(shí)進(jìn)行車削，如圖6所示,。

兩把車刀,，徑向相對(duì),，前車刀正裝，后車刀反裝,。兩把車刀車削時(shí)產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消,。工件受力變形和振動(dòng)小，加工精度高,，適用于批量生產(chǎn),。

4）采用磁力切削法車削細(xì)長軸

磁力切削法的原理與反向切削法原理基本相同。在車削過程中,，細(xì)長軸由于受到磁力拉伸的作用，可以減少細(xì)長軸加工時(shí)的彎曲變形,，提高細(xì)長軸加工精度,。

3. 合理地控制切削用量

切削用量選擇的是否合理，對(duì)切削過程中產(chǎn)生的切削力的大小,、切削熱的多少是不同的,。因此對(duì)車削細(xì)長軸時(shí)引起的變形也是不同的。

1）切削深度(t)

在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下,，隨著切削深度的增大,，車削時(shí)產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大,，引起細(xì)長軸的受力,、受熱變形也增大。因此在車削細(xì)長軸時(shí),，應(yīng)盡量減少切削深度,。

2）進(jìn)給量(f)

進(jìn)給量增大會(huì)使切削厚度增加，切削力增大,。但切削力不是按正比增大,，因此細(xì)長軸的受力變形系數(shù)有所下降.如果從提高切削效率的角度來看，增大進(jìn)給量比增大切削深度有利,。

3）切削速度(v)

提高切削速度有利于降低切削力,。這是因?yàn)椋S著切削速度的增大,，切削溫度提高,，刀具與工件之間的摩擦力減小，細(xì)長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使細(xì)長軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲,，破壞切削過程的平穩(wěn)性,，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍。對(duì)長徑比較大的工件,，切削速度要適當(dāng)降低,。

4. 選擇合理的刀具角度

為了減小車削細(xì)長軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車削時(shí)產(chǎn)生的切削力越小越好,，而在刀具的幾何角度中,，前角、主偏角和刃傾角對(duì)切削力的影響最大,。

1）前角(γ)

前角(γ) 其大小直接著影響切削力,、切削溫度和切削功率.增大前角，可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小,，切削力明顯減小,。 增大前角可以降低切削力，所以在細(xì)長軸車削中,，在保證車刀有足夠強(qiáng)度前提下,，盡量使刀具的前角增大，前角一般取γ=13°～17°,。

2）主偏角(kr)

主偏角(kr) 其大小影響著3個(gè)切削分力的大小和比例關(guān)系,。隨著主偏角的增大，徑向切削力明顯減小,，切向切削力在60°～90°時(shí)卻有所增大,。在60°～75°范圍內(nèi)，3個(gè)切削分力的比例關(guān)系比較合理,。在車削細(xì)長軸時(shí),，一般采用大于60°的主偏角。

3）刃傾角(λs)

刃傾角(λs)傾角影響著車削過程中切屑的流向,、刀尖的強(qiáng)度及3個(gè)切削分力的比例關(guān)系,。隨著刃傾角的增大，徑向切削力明顯減小,，但軸向切削力和切向切削力卻有所增大,。刃傾角在-10°～+10°范圍內(nèi)，3個(gè)切削分力的比例關(guān)系比較合理,。在車削細(xì)長軸時(shí),，常采用正刃傾角0°～+10°，以使切屑流向待加工表面,。

三,、結(jié)論

由于細(xì)長軸剛性差，車削時(shí)產(chǎn)生的受力、受熱變形較大,，很難保證細(xì)長軸的加工質(zhì)量要求,。通過采用合適的裝夾方式和先進(jìn)的加工方法，選擇合理的刀具角度和切削用量等措施,，可以保證細(xì)長軸的加工質(zhì)量要求,。