概念
長度與直徑之比大於25(即L/D>25)的軸叫細長軸。
如車床上的絲槓、光槓等。由於細長軸剛性很差、車削加工時受切削力、切削熱和振動等的作用和影響,極易產生變形,出現直線度、圓柱度等加工誤差,不易達到圖樣上的形位精度和表面質量等技術要求,使切削加工很困難。L/d值越大,車削加工越困難。
加工難度
細長軸剛性較差,在加工過程中因床及刀具事業者多因素等影響,工件易產生,彎曲腰鼓形,多角形,糖糊蘆形等等缺陷,特別是磨削加工中一般尺寸占差,表面粗糙度又要求較高,又因磨削時工件一般要求誶火式調質等熱處理要求,磨削時的切削熱更容易引起工件變形等等,因此如何解決好上述的問題,便成了加工超細長軸關鍵問題。
細長軸的加工
車削細長軸的關鍵技術是防止加工中的彎曲變形,為此必須從夾具、工具機輔具、工藝方法、操作技術、刀具和切削用量等方面採取措施。
1、改進工裝夾方法在車削細長軸時,一般均採用一頭夾和一頭頂的裝夾方法。用卡盤裝夾工件時,在卡爪與工件之間套入一開口的風絲圈,以減少工件與卡爪軸向接角長度。在尾座上採用彈性頂尖,這樣當工件受切削熱而伸長時,頂針能軸向伸縮,以補償工作的亭台形,減少工件的彎曲。
2、採用跟刀架跟刀架為車床的通用除件,它用來在刀具切削點附近支承工件並與刀架溜板一起作縱向移動。跟刀架與工件接觸處的支承一塊一般用耐磨的球墨鑄鐵或青銅製成,支承爪的圓弧,應在粗車後與外圓研配,以免擦傷工件,採用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力和工件自重的影響,從而減少切削振動和工件變形,但必須注意仔細調整,使跟刀架的中心與工具機頂針中心保持一致。
3、合理選擇車刀的角度為減少徑向切削力,宜選用較大主偏角;前刀面應磨出R=1.5-3mm的斷屑槽,前角一般取γ0=150-300;;刃傾角λs取正值,使切屑流向待加工表面;車刀表面粗糙度值要小,並經常保持切削刃鋒利。
4、合理選擇切削用量車削細長軸時,切削用量應比普通軸類零件適當減小,用硬質合金車刀粗車,可按下表切削用量
工件直徑/mm | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 |
工件長度/mm | 1000-2000 | 1000-2500 | 10003-000 | 1000-3500 | 1000-4000 |
進給量/mm.r | 0.3-0.5 | 0.35—0.4 | 0.4-0.45 | 0.4 | 0.4 |
切削深度ap/mm | 1.5-3 | 1.5-3 | 2-3 | 2-3 | 2.5-3 |
切削速度v/mm.s | 40-80 | 40-80 | 50-100 | 50-100 | 50-100 |
在細長軸的車削時,除了要解決細長軸的剛性不足而產生的彎曲、振動之外,還要注意的是細長軸在加工中也易出現錐度、中凹度、竹節形等。
1、 錐度的產生是由於頂類和主軸中心不同軸或刀具磨損等造成的。解決的辦法就是調整工具機精度,選用較好的刀具材料和採用合理的幾何角度。
2、 中凹度是兩頭大、中間小現象,影響工件直線度。其產生的原因是跟刀架外側支承爪壓得太緊,在離後頂類或車頭近處,因材料的剛性強頂不過來,故造成工件兩頭直徑大,而中間的剛性相對較弱,支承爪就會從外側頂過來,從而加大了吃刀深度,所以中間凹。解決的方法是讓支承爪不要過緊或過松。
3、 竹節形是工件直徑不等或表面等距不平的現象,這也是跟刀架外側支承爪和工件接觸過緊(過松)或頂尖精度差造成的。
在進行切削時,由於支承爪接觸工件過緊,當跟刀架行進到此處時,將把工件頂向刀尖,增大了吃刀深度,使此工件直徑變小,由於變小後由間隙產生,切削時的徑向力又把工件推到和跟刀架支承爪接觸,此時,工件的直徑又變大了,這樣不斷重複,有規律的變化,使工件一段大,一段小形在竹節。解決的辦法就職首選精度高的活頂尖,並採取不停車跟刀的方法,其次還可採用寬刀刃的方法來消除竹節形。
因此,在細長軸的切削過程中,要採取不同的方法,高速小吃刀量或低速大吃刀量反向切削的方法,來改善切削系統,同時配有中心架或跟刀架來增加工藝系統的剛性。才能更好的完成細長軸的切削。