更新时间:2023-10-18 18:01
细长轴(Slender shaft)是指长度与直径之比大于25(即L/D大于25)的轴。
长度与直径之比大于25(即L/D大于25)的轴叫细长轴。
如车床上的丝杠、光杠等。由于细长轴刚性很差、车削加工时受切削力、切削热和振动等的作用和影响,极易产生变形,出现直线度、圆柱度等加工误差,不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求,使切削加工很困难。L/d值越大,车削加工越困难。
细长轴刚性较差,在加工过程中因机床及刀具多因素等影响,工件易产生弯曲腰鼓形,多角形,竹节形等等缺陷,特别是磨削加工中一般尺寸较差,表面粗糙度又要求较高,又因磨削时工件一般要求淬火式调质等热处理要求,磨削时的切削热更容易引起工件变形等等,因此如何解决好上述的问题,便成了加工超细长轴关键问题。
车削细长轴的关键技术是防止加工中的弯曲变形,为此必须从夹具、机床辅具、工艺方法、操作技术、刀具和切削用量等方面采取措施。
在车削细长轴时,一般均采用一头夹和一头顶的装夹方法。用卡盘装夹工件时,在卡爪与工件之间套入一开口的风丝圈,以减少工件与卡爪轴向接角长度。在尾座上采用弹性顶尖,这样当工件受切削热而伸长时,顶针能轴向伸缩,以补偿工作的亭台形,减少工件的弯曲。
跟刀架为车床的通用除件,它用来在刀具切削点附近支承工件并与刀架溜板一起作纵向移动。跟刀架与工件接触处的支承一块一般用耐磨的球墨铸铁或青铜制成,支承爪的圆弧,应在粗车后与外圆研配,以免擦伤工件,采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力和工件自重的影响,从而减少切削振动和工件变形,但必须注意仔细调整,使跟刀架的中心与机床顶针中心保持一致。
为减少径向切削力,宜选用较大主偏角;前刀面应磨出R=1.5-3mm的断屑槽,前角一般取γ0=150-300;;刃倾角λs取正值,使切屑流向待加工表面;车刀表面粗糙度值要小,并经常保持切削刃锋利。
车削细长轴时,切削用量应比普通轴类零件适当减小,用硬质合金车刀粗车,可按下表切削用量
精车时,用硬质合金金车刀车削φ20φ40mm,长1000-1500mm细长轴时,可选用f=0.15-0.25mm/r,ap=0.2-0.5mm,v=60-100m/s
在细长轴的车削时,除了要解决细长轴的刚性不足而产生的弯曲、振动之外,还要注意的是细长轴在加工中也易出现锥度、中凹度、竹节形等。
1、 锥度的产生是由于顶类和主轴中心不同轴或刀具磨损等造成的。解决的办法就是调整机床精度,选用较好的刀具材料和采用合理的几何角度。
2、 中凹度是两头大、中间小现象,影响工件直线度。其产生的原因是跟刀架外侧支承爪压得太紧,在离后顶类或车头近处,因材料的刚性强顶不过来,故造成工件两头直径大,而中间的刚性相对较弱,支承爪就会从外侧顶过来,从而加大了吃刀深度,所以中间凹。解决的方法是让支承爪不要过紧或过松。
3、 竹节形是工件直径不等或表面等距不平的现象,这也是跟刀架外侧支承爪和工件接触过紧(过松)或顶尖精度差造成的。
在进行切削时,由于支承爪接触工件过紧,当跟刀架行进到此处时,将把工件顶向刀尖,增大了吃刀深度,使此工件直径变小,由于变小后由间隙产生,切削时的径向力又把工件推到和跟刀架支承爪接触,此时,工件的直径又变大了,这样不断重复,有规律的变化,使工件一段大,一段小形在竹节。解决的办法就职首选精度高的活顶尖,并采取不停车跟刀的方法,其次还可采用宽刀刃的方法来消除竹节形。
因此,在细长轴的切削过程中,要采取不同的方法,高速小吃刀量或低速大吃刀量反向切削的方法,来改善切削系统,同时配有中心架或跟刀架来增加工艺系统的刚性。才能更好的完成细长轴的切削。