錐形細(xì)長(zhǎng)軸的車削加工

                                                                                        作者：中國(guó)工程物理研究院 蘭成均 
        細(xì)長(zhǎng)軸的直徑和長(zhǎng)度之比(L/D)一般都大于20，車削時(shí)機(jī)床—工件—刀具工藝系統(tǒng)的剛性較差，工件極易彎曲且產(chǎn)生振動(dòng)，特別是加工錐形部分剛度更差。另外，由于細(xì)長(zhǎng)軸熱擴(kuò)散性差，切削過程中切削熱使工件產(chǎn)生的線膨脹，也會(huì)使工件容易產(chǎn)生腰鼓形、麻花形、竹節(jié)形等缺陷，不易獲得滿意的表面粗糙度及幾何精度。因此車削錐形細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，關(guān)鍵是要提高工藝系統(tǒng)的剛度，這對(duì)刀具、機(jī)床、輔助工具和工藝方法均有較高要求。
       如圖1所示，細(xì)長(zhǎng)軸的材料為45鋼。由于長(zhǎng)徑比大，表面精度要求較高，錐形部分的車削難度較大，采用常規(guī)的加工方法很難滿足質(zhì)量要求。通過分析，設(shè)計(jì)人員制定了合理的工藝方案，有效避免了在加工圓柱外圓時(shí)受切削力影響產(chǎn)生的彎曲變形，增強(qiáng)了在加工錐形部分時(shí)工件的剛度，減小了加工過程中的振動(dòng)，提高了錐形細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量，取得了良好的加工效果。
                                                                   
                                                                                      圖1 工件尺寸圖
1. 細(xì)長(zhǎng)軸外圓的車削
        在加工工件的f6-0.03外圓時(shí)，采用圖2所示的裝夾方法安裝工件，為減小車削時(shí)工件的振動(dòng)和彎曲變形，加工過程中采用了反向走刀的加工方法。
                                                           
                                                                  1.鋼絲圈 2.跟刀架 3.工件 4.彈簧頂尖
                                                                    圖2 反向走刀車削裝夾示意圖
            首先在工件3的外圓上套一開口鋼絲圈1，使工件與卡爪間成線接觸(鋼絲圈起萬向調(diào)節(jié)的作用)，伸入卡盤用卡爪夾緊
           在工件的另一端鉆一圓柱孔作頂尖孔，以使頂尖與圓柱孔成線接觸，消除工件旋轉(zhuǎn)時(shí)的蹩勁現(xiàn)象；尾座頂尖采用有伸縮性的彈簧頂尖4，這樣工件可軸向伸縮，補(bǔ)償切削熱引起的膨脹。同時(shí)，跟刀架2配備三個(gè)支承爪，底部采用彈簧支承爪，支承爪的支承面與工件研配。切削過程中跟刀架三個(gè)支承爪與車刀組成兩對(duì)徑向壓力，以平衡車削時(shí)產(chǎn)生的徑向力。車刀主偏角k=75°～90°，前角g=15°～20°，并磨制圓弧形切削槽，以減小背向切削力，增大軸向切削力。
2. 錐形部分的車削
         錐形部分的車削需對(duì)臥式車床的轉(zhuǎn)塔和橫刀架進(jìn)行改造(見圖3)。在橫刀架上固定一塊平板10，在平板10上以螺柱9為旋轉(zhuǎn)中心安裝一塊可轉(zhuǎn)動(dòng)的U形板8，根據(jù)細(xì)長(zhǎng)軸錐形部分的錐度將其旋轉(zhuǎn)至要求后用螺釘7固定在平板10上。在U形板8上固定一根軸6，車刀柄5以其有襯套的孔在軸6上滑動(dòng)。同時(shí)，在轉(zhuǎn)塔4上固定一個(gè)叉形工件支承3，工件1通過叉形支承3的襯套2進(jìn)入叉內(nèi)，叉的內(nèi)側(cè)開有槽，車刀通過槽進(jìn)入叉內(nèi)進(jìn)行車削。由于刀柄5也是固定在轉(zhuǎn)塔4上的，當(dāng)轉(zhuǎn)塔4向機(jī)頭推進(jìn)時(shí)，車刀便將進(jìn)入叉內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)軸車成了圖示的錐形。
                                                              
                                        1.工件 2.襯套 3.叉形支承 4.轉(zhuǎn)塔 5.車刀柄 6.軸 7. 螺釘 8.U形板 9.螺柱 10.平板
                                                                        圖3 錐形部分的裝夾及車削示意圖