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细长轴结构零件车削加工技术  细长轴是指长度与直径之比为20：1以上的轴，大于100：1的轴，也可称为细长杆 细长轴的加工有以下特点： ①在切削过程中，工件受热伸长量大，产生弯曲变形，影响工件加工后的形状精度变形严重时会使工件卡死在顶尖间而无法加工 ②工件受切削力作用产生弯曲，从而引起振动，影响加工精度和表面粗糙度 ③工件自重引起弯曲变形和振动，影响加工精度和表面粗糙度 ④工件高速旋转时，离心力作用加剧工件的弯曲和振动 综上所述，车削细长轴时，由于刚性差、热变形大等原因，切削过程中极易产生弯曲和振动，以致得不到理想的表面粗糙度和形状精度，特别是圆术度误差过大或产生多边形、竹节等疵病因此，对机床和辅助工具的精度、刀具、切削用量、工艺安排和操作技能等均有较高的要求 1． 11长轴的校直和装夹 1． 校直 工件坯料在全长上的弯曲量超过0.1mm应进行校直坯料直径大时，应采用热校直；坯料直径较小时，可采用冷校直校直方法有多种： ⑴冷压校直 工件两端用V形铁支承，弓弯凸面向上，用压力机加压校直 ⑵反击法校直 如图11—1所示，把工件的凹面向上，用弧面扁锤（扁锤圆弧R=D+（1.5~3）mm，弧深t=R/3）,从工件的弯曲中心向两侧渐进敲打，使该凹面伸长而校直。

⑶翘打校直 可在带有T形槽的平台上进行1—2所示，校直时将工件凹面向上，用压板压住工件两端，然后用方杠把工件凹部翘起，并用铜锤敲打，使工件弹性变形成为塑性变形，从而得到校直 ⑷用矫直器校直 对弯曲度不大的工件，可在车床上使用图11—3所示的矫直器，用钩6支承在凸处两侧，然后转动手柄2，使V形铁压工件凸部而校直 2．装夹 细长轴通用一顶一夹或两顶尖装夹法，为了增加工件刚性，常采用中心架，跟刀架或其他辅助支承 ⑴中心架直接支承法 当工件可分段车削或调头车削时，在工件中间用中心架支承如工件是毛坯，则应在支承处先车一沟槽，其表面粗糙度要细，圆柱度公差要小加工前中心架支承爪与工件应轻微接触，并在加工过程中经常加润滑油帮注意支承爪与工件的发热情况 ⑵中心架间接支承法 有时车削沟槽有困难，可采用过套筒，套筒内孔要比工件外圆大些，套筒外圆表面要光滑和小的圆柱度公差，以便与中心架支承爪良好接触套筒的两端各有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒线与主轴旋转轴线重合（图11—4） ⑶托架支承法 托架有滚动轴承活动支承、尼龙轮活动支承、木托等多种形式1—5是一种木托示意图上、下托块可借助3°斜面调整高低，以使工件轻微接触V形槽两侧或半圆孔。

要托具有构造简单、使用方便、消振性好等优点1—6所示的活动托架支承适用于直径较小的细长轴，通过左、右旋螺杆的调节来适应不同的直径的细长轴 ⑷三爪跟刀架支承法 使用跟刀架是车削细长光轴常用的方法从跟刀架原理来看，只需两个支承爪就可以了（图11—7（a）），因车削时总切削力F使工件贴*在跟刀架的两个支承爪上但实际使用时，特别是车削细长轴时，工件本身有一个向下的重力，同时工件免不了有些弯曲因此，工件往往因离心力瞬时离开支承爪而产生振动若振动（图11—7（b））所示，用三爪跟刀架支承车削细长轴是一项重要措施 ⑸专用跟刀架支承法 跟刀架固定在车床在拖板上（图1.1-8），由经过冷拉的毛胚直径作引导，其中衬套的内孔d根据需要选择不同的直径这种跟刀架结构简单，使用方便，但仅适用于冷拉棒料毛胚的细长轴 1．1． 2细长轴的车削方法及所用刀具 1．用大主偏角车刀车削 车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀的几何形状对工件的弯曲变形和振动有明显影响，选择时应注意以下几点： ①车刀的主偏角是影响径向力的主要因互素，在不影响刀具强度的情况下，应尽量加大车刀主偏角，一般取Kr=80°~93° ②为了减少切削力和切削热，应选择较大的前角，取r0=15° ③车刀前刀面应磨有R1.5~3mm的断屑槽,使切屑卷曲折断. ④选择正的刃倾角,一般取入S=3°~10°,使切屑流向待加工面。

⑤为了减小径向力，刀尖圆弧半径应磨得较小一些（rE<0.3mm）倒棱的宽度也不宜大 图1.-9是大主偏角精车刀，适用于精车L/D〈50的细长轴，切削平稳，振动减小可得到较好的表面质量及加工精度装夹时，刀尖应略高于工件中心0.3～0.5mm ２．反向车削法 采用反向进给车削，使工件受轴向力后，向轴性顶尖伸缩，减少弯曲变形三爪卡盘的卡爪与工件之间垫入Φ４×２０mm的钢丝形成线接触，起万向调节作用，避免卡爪夹死而产生弯曲变形（图1.1-10(a)） 刀具的主偏角为75°，磨大前角（ro=15°～20°）、小后角（a=3°），并有宽0.2～0.3mm、-3°的倒棱，可减少切削力（图1.1-10(b)） 精车时，可采用宽刀弹性可调节刀排，用低速大进给量进行切削（图1.1-10（c））切削刃宽度应大于进给量，一般取B=（1.3～1.5）f 3．对刀车削法 把车床中拖板改装成前后两个刀架（图1.1-11），前刀架正装一把刀具，后刀架反装一把刀具，两刀架由螺距相同而螺旋方向相反的螺杆带动进刀、退刀这种方法，两把车刀的径向切削力相互抵消，使切削稳定，减小工件的弯曲变形 图1.1-12(a)所示为另一种结构的对刀车削法，适用于车削直径较小且L/D>30的细长小轴。

该工具真接安装在方刀架上，将一端经过车削的冷拉圆钢由导套中穿过刀具1和2，再经过导孔板，夹在卡盘中便可进行车削，粗车刀1和刀刃向下，精车刀2的刀刃向上 图1.1-12(b)所示为粗车刀结构，前角r0=25°～30°，后角a=8°～10°,并磨有圆弧形过渡刃，修光刃宽2～2.5mm 车削细长轴时，若采用一夹一顶的装夹方法，为克服工件受热后无法伸长而产生弯曲，后顶尖常采用弹性顶尖图1.1-13为一种弹性顶尖，当工件发生膨胀而轴向伸长时，使顶尖压缩簧作补偿性移动，从而避免了工件的弯曲变形 图1.1-14所示是另一种结构的弹性回转顶尖由圆柱滚子轴承2和滚针轴承5承受径向力，推力球轴承4承受轴向力在轴承2和4之间放置两片碟形弹簧压缩 必须指出：由于这种顶尖是弹性的，不能承受较大的径向切削力，所以只能在有跟刀架支承时用于反向车削细长轴，不适用于正向车削加工。