優(yōu)秀畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計細長軸車削加工關(guān)鍵技術(shù)問題研究

1、合肥通用職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計論文題冃: 系別: 專業(yè): 學制: 姓名: 學號:細長軸車削加工關(guān)鍵技術(shù)問題研究機械工程系機械制造與自動化杜文秋2 9 1 0 0 1 4 3指導教師：張文群二零一三年四月九日指導教師評語及成績:指導教師:2013年 月 日摘要通過分析細長軸加工各關(guān)鍵技術(shù)問題對細長軸加工的影響，找到改進方法，從而提高 細長軸加工的精度，保證合格率。關(guān)鍵字:目錄摘要i目錄ii引言1第一章 細長軸加工的特點2第二章 引起細長軸產(chǎn)生彎曲變形的原因32.1切削力導致變形32.1.1徑向切削力pz的影響32.1.2軸向切削力px的影響32.2切削熱產(chǎn)生的影響4第三章 提高細長軸加工精度的措施

2、53增加細長軸的剛性，減小車削時的振動53.1.1選擇合適的裝夾方法53.1.2使用屮心架和跟刀架53.2減小熱變形伸長影響63.3采用適當?shù)能囅鞣椒?3.4適當?shù)目刂魄邢饔昧?3.5選擇合理的刀具角度8總結(jié)1()參考文獻11引言通常軸的長度與z直徑比大于2025（即l/d22025）的軸稱z為細長軸。這類零件 一般在車床上進行加工。在車削過程小，由于其剛性差，在切削力和切削熱的作用下，細 長軸很容易產(chǎn)生彎曲變形，這樣就破壞了刀具和零件相對運動的準確性，使加工出來的細 長軸產(chǎn)生中間粗、兩頭細的形狀，嚴重影響零件的加工精度同時細長軸產(chǎn)生彎曲變形后, 還會引起工藝系統(tǒng)振動，影響零件的粗糙度。第一章

3、細長軸加工的特點細長軸是機器上的重耍零件z.用來支配機器中的傳動零件，使傳動零件有確定的 工作位置，并且傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。當軸的長度與直徑之比l / d>2 5時，軸稱為細長軸。 “車工怕桿。鉗工怕眼''是人們熟悉的口頭語。也就是說，由于細氏軸的加工精度要求 高，但細長軸本身的結(jié)構(gòu)特點使之剛性差、振動人，所以加工起來存在一定的難度。其加 工特點如下：（1）細長軸剛性很熱 在車削加工時，如果裝夾不當，很容易因切削力及重力的作用 而產(chǎn)生彎曲變形，從而引起振動，降低加工精度和表而粗糙度。（2）細長軸的散熱性差。在切削熱的作用下。工件軸向尺寸會變熱伸長，如果軸的兩 端為固定支承，則

4、會因變擠而產(chǎn)生彎曲變形，甚至會使工件卡死在頂尖間而無法加工。（3）工件高速旋轉(zhuǎn)時，在離心力作用下，加劇工件彎曲與振動。（4）細長軸軸向尺寸較長，加工吋一次給所需吋間長。第二章 引起細長軸產(chǎn)生彎曲變形的原因通過分析研究，車削引起細長軸彎曲變形的原因主耍有:21切削力導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pz。不同的切 削力對車削細長軸時產(chǎn)生彎曲變形的影響是不同的。2.1.1徑向切削力pz的影響徑向切削力是垂直作用在通過細長軸軸線水平平面內(nèi)的，由于細長軸的剛性較羌，徑 向力將會把細長軸頂彎，使其在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形.徑向切削力對細長軸彎曲變形的 影響（見圖1）。p

5、1圖1 i夾一頂裝夾方式及力學模型2.1.2軸向切削力px的影響軸向切削力是平行作用在細長軸軸線方向上的，它對工件形成一個彎矩。對于i般的 車削加工，軸向切削力對工件彎曲變形的影響并不大，可以忽略。但是由于細長軸的剛性 較差，其穩(wěn)定性也較差，當軸向切削力超過一定數(shù)值時，將會把細長軸壓彎而發(fā)生縱向彎 曲變形（如圖2）o圖2徑向切削力的影響及力學模型2.2切削熱產(chǎn)生的影響車削加工產(chǎn)生的切削熱，會引起工件熱伸長。由于在車削過程中，卡盤和尾架頂尖都 是固定不動的，因此兩者之間的距離也是同定不變的。這樣細長軸受熱后的軸向伸長量受 到限制，導致細長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。因此町以看出，捉高細長軸的加

6、工精度問題，實質(zhì)上就是控制工藝系統(tǒng)的受力及受熱變形的問題。第三章 提高細長軸加工精度的措施3.1增加細長軸的剛性，減小車削時的振動3.1.1選擇合適的裝夾方法(1) 兩頂尖裝央定位準確，容易保證工件軸度要求。但該方法車削剛性較差，要求頂 緊力適當，否則彎曲變形大，而且極易產(chǎn)生振動。只適宜于長度與直徑比不很大，加工余 量小，需要多次以兩頂尖孔定位來保證同軸度要求的工件加工。(2) 一端用卡盤夾緊，另一端用頂尖頂緊頂尖頂?shù)锰o，工件切削時變熱伸長變阻, 將引起軸變形彎曲；頂尖頂?shù)锰桑瑒t穩(wěn)定性差，另外，頂尖孔與裝夾基面往往不同軸, 會形成裝夾的過定位而使工件彎曲。此吋.可在三爪卡盤與工件問墊入一個

7、開口鋼絲圈， 使工件與卡爪成線接觸，使細長軸在自由狀態(tài)下定位夾緊，不會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。此外，后頂 尖述可以采用彈性活頂尖，使工件變熱伸長時不變阻，以減少彎曲變形(3) 一夾一拉裝夾細長軸在車削過程中工件始終受到軸向拉力，因切削熱而產(chǎn)生的軸 向伸長量，可用后尾座手輪進行調(diào)整，這是加工細長軸比較理想的一種裝夾方法3.1.2使用中心架和跟刀架(1) 當工件可分段車削時，小心架直接支承在工件小間。采用這種支承，長度與直徑 之比可以減少一半，相當于減少了軸與支承跨距，細長軸的剛度可以增加幾倍，能有效防 止軸加工時的繞曲變形(見圖3-l)o(2) 跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個支承爪，跟刀架可以跟隨車刀移動，

8、抵消徑向 切削時可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細長軸的形狀精度和減小表面粗糙度。圖3-1中心架的裝夾方法3.2減小熱變形伸長影響車削時，因切削熱傳導給工件，使工件溫度升高，工件就開始變形伸長，其熱變形伸 長量為al = 01 厶式中：01為材料的線膨脹系數(shù)；l為工件總長； t為工件升高的溫度。如前所述，車削細長軸吋，一般用兩頂尖或一端夾緊，另一端頂緊的方法加工，其軸 向位置是固定的，如果工件變熱仲長了 d l,工件就受擠壓彎曲，一旦產(chǎn)生彎曲后，細長 軸就很難進行加工，因此，加工細長軸時，需采取措施以減小熱變形的影響：(1) 使用彈性回轉(zhuǎn)頂尖來補償熱變形伸長實踐證明，用彈性冋轉(zhuǎn)頂尖加工細

9、長軸，可 有效的補償工件的熱變形伸長，工件不易彎曲，車削可順利進行。(2) 采用反向進給車削反向進給是指刀具從床頭到床尾方向作切削運動。常規(guī)的切削 方向使尾架的頂緊軸向力與切削軸向力b方向一致，加劇了細長軸工件的彎曲。若反向進 給，其軸向分力只對工件產(chǎn)生的拉力，使工件已加工部分軸向拉伸，與工件變熱伸長方向 一致，共同向彈性頂尖壓縮。為取得最佳效杲，反向進給和彈性頂尖一般配合使用。(3) 加注充分的切削液車削細長軸時.無論是低速切削還是高速切削，使用切削液進 行冷卻，能有效地抑制工件溫度上升，從而控制熱變形。（4）刀具應(yīng)經(jīng)常保持銳利狀態(tài)，以減小刀具與工件的摩擦發(fā)熱。3.3采用適當?shù)能囅鞣椒ǎ?）

10、-夾一頂上屮心架，或兩頂尖上屮心架，正裝車刀車削，適用于允許調(diào)頭接刀車削 的工件。（2）-夾一頂上跟刀架，正裝車刀車削，適用于不允許調(diào)頭接刀車削的工件。兩爪跟 刀架不適用于高速切削，三爪跟刀架適用于高速切削。（3）一夾一頂或一夾一拉，卡盤央緊面用開口鋼絲圈，上跟刀架，反向進給，適用于 精車長徑比人于5 0倍的軸（4）雙刀切削法。采用雙刀車削細長軸改裝車床屮溜板，增加后刀架，采用前后兩 把車刀同時進行車削。兩把車刀，徑向相對，前車刀正裝，后車刀反裝。兩把車刀車削時 產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消。工件受力變形和振動小，加工精度高，適用于批量生產(chǎn)。（5）雙頂尖法裝夾法。采用雙頂尖裝夾，工件定位準確，容易

11、保證同軸度。但用該 方法裝夾細長軸，英剛性較差，細長軸彎曲變形較大，而但容易產(chǎn)生振動.因此只適宜于 長徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高、多臺階軸類零件的加工。3.4適當?shù)目刂魄邢饔昧壳邢饔昧窟x擇的是否合理，對切削過程中產(chǎn)生的切削力的大小、切削熱的多少是不同 的。因此對車削細長軸時引起的變形也是不同的。1 切削深度在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增人，車削吋產(chǎn)生的切削力、切削熱 隨z增大，引起細長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細長軸時，應(yīng)盡量減少切削 深度2. 進給量（f）進給量增人會使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增人，因此細長軸 的受力變形系數(shù)冇所下降.如

12、果從捉高切削效率的角度來看，增大進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。這是因為，隨著切削速度的增大，切削溫度提高,刀具與工件z間的摩擦力減小，細長軸的受力變形減小。但切削速度過高容易使細長軸在 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。對長 徑比較大的工件，切削速度要適當降低。3.5選擇合理的刀具角度選擇合理的刀具角度是為了減小車削細長軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車削吋產(chǎn)生的切削 力越小越好，而在刀具的兒何角度中，前角、主偏角和刃傾角對切削力的影響最大。細t 軸車刀必須保證如下要求：切削力小，減少徑向分力，切削溫度低，刀刃鋒利，

13、排屑流暢, 刀具壽命長。從車削鋼料吋得知：當前角y0增加10°，徑向分力fr可以減少30%；主 偏角kr增大10°，徑向分力fr可以減少10%以上 刃傾角入s取負值時，徑向分力fr 也有所減少（見圖3-2）o圖3-2刀具切削兒何角度（1）前角（m）其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率，增大前角?？梢允?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 細長軸車削中，在保證車刀有足夠強度前提下，盡量使刀具的前角增犬，前角一般取y 0=150 o車刀前刀而應(yīng)濟冇斷屑槽，屑槽寬b=3.54mm,配磨br 1=0.10.15mm, y 01=25

14、。的負倒棱，使徑向分力減少，出屑流暢，卷屑性能好，切削溫度低，因此能減輕 和防止細長軸彎曲變形和振動。（2）主偏角（燈）車刀主偏角kr是影響徑向力的主要因素，其大小影響著3個切削分力 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，在不影響刀具強度的情況 下應(yīng)盡量增大主偏角。主偏角kr=90° （裝刀時裝成85°88° ），配磨副偏角k =8° 100° o刀尖|員|弧半徑y(tǒng)s=0.150.2mm,有利于減少徑向分力。（3）刃傾角qs）傾角影響著車削過程屮切屑的流向、刀尖的強度及3個切削分力的 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個切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細長軸 吋，常采用正刃傾角+3。+10。,以使切屑流向待加工表面。（4）后角較小如=伽=4°60。,起防振作用?？偨Y(jié)車削細長軸時，只要做到采用合理的裝夾方法