細長軸車削加工.J

1、. . . . 細長軸車削加工工藝作 者：專 業(yè)：年 級：指導(dǎo)老師：答辯日期:成 績：摘要針對影響加工細長軸零件精度不高等因素，分析了如何提細長軸零件的加工精度，給出解決問題的具體方法。關(guān)鍵詞:細長軸 變形 裝夾精度前 言 通常軸的長度與之直徑比大于2025(即L/d2025)的軸稱之為細長軸。這類零件一般在車床上進行加工。在車削過程中，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。 目錄摘要與關(guān)鍵詞

2、1前言 2一.細長軸車削的工藝特點3二、引起細長軸彎曲變形的原因4 2.1 切削力導(dǎo)致變形5 2.2 切削熱產(chǎn)生的影響6三. 提高細長軸加工精度的措施 73.1 選擇合適的裝夾方法83.2減少細長軸受力變形93.3.采用反向切削法車削細長軸10四.合理地控制切削用量11五. 選擇合理的刀具角度12六. 結(jié)論13一.細長軸車削的工藝特點：細長軸剛性很差，車削時裝夾不當(dāng)，很容易因切削力與重力的作用而發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生振動，從而影響加工精度和表面粗糙度。細長軸的熱擴散性能差，在切削熱作用下，會產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹。如果軸的兩端為固定支承，則工件會因伸長而頂彎。由于軸較長，一次走刀時間長，刀具磨損大，從

3、而影響零件的幾何形狀精度。車細長軸時由于使用跟刀架，若支承工件的兩個支承塊對零件壓力不適當(dāng)，會影響加工精度。若壓力過小或不接觸，就不起作用，不能提高零件的剛度：若壓力過大，零件被壓向車刀，切削深度增加，車出的直徑就小，當(dāng)跟刀架繼續(xù)移動后，支承塊支承在小直徑外圓處，支承塊與工件脫離，切削力使工件向外讓開，切削深度減小，車出的直徑變大，以后跟刀架又跟到大直徑圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直徑變小，這樣連續(xù)有規(guī)律的變化，就會把細長的工件車成“竹節(jié)”形。造成機床、工件、刀具工藝系統(tǒng)的剛性不良給切削加工帶來困難，不易獲得良好的表面粗糙度和幾何精度。 二. 引起細長軸產(chǎn)生彎曲變形的原因  &#

4、160;  在車床上車削細長軸采用的傳統(tǒng)裝夾方式主要有兩種：一種方式是細長軸的一端用卡盤夾緊，另一端用車床尾架頂尖支承(一夾一頂)；另一種方式是細長軸的兩端均由頂尖支撐(雙頂尖)。主要分析一夾一頂?shù)难b夾方式.其力學(xué)模型如圖1所示。圖1 一夾一頂裝夾方式與力學(xué)模型通過分析研究，車削引起細長軸彎曲變形的原因主要有： 1. 切削力導(dǎo)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。 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

5、軸線水平平面的，由于細長軸的剛性較差，徑向力將會把細長軸頂彎，使其在水平面發(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。 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。對于一般的車削加工，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(dāng)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所示。圖2 軸向切削力的影響與力學(xué)模型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

6、尾架頂尖都是固定不動的，因此兩者之間的距離也是固定不變的。這樣細長軸受熱后的軸向伸長量受到限制，導(dǎo)致細長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。     因此可以看出，提高細長軸的加工精度問題，實質(zhì)上就是控制工藝系統(tǒng)的受力與受熱變形的問題。 三. 提高細長軸加工精度的措施    在細長軸加工過程中，為提高其加工精度，要根據(jù)不同的生產(chǎn)條件，采取不同的措施，以提高細長軸的加工精度。 1. 選擇合適的裝夾方法    在車床上車削細長軸采用的兩種傳統(tǒng)裝夾方式中，采用雙頂尖裝夾，工件定位準確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細長軸，其剛

7、性較差，細長軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動.因此只適宜于安裝長徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高的工件。     加工細長軸通常采用一夾一頂?shù)难b夾方式。但是在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細長軸頂彎外，還能阻礙車削時細長軸的受熱伸長，導(dǎo)致細長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸，裝夾后會產(chǎn)生過定位，也能導(dǎo)致細長軸產(chǎn)生彎曲變形.因此采用一夾一頂裝夾方式時，頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖，使細長軸受熱后可以自由伸長，減少其受熱彎曲變形；同時可在卡爪與細長軸之間墊入一個開口鋼絲圈，以減少卡爪與細長軸的軸向接觸長度，消除安裝時的過定位，減

8、少彎曲變形。如圖3所示。圖3 一夾一頂裝夾方式的改進2直接減少細長軸受力變形 1）采用中心架和跟刀架    采用一夾一頂?shù)难b夾方式車削細長軸，為了減少徑向切削力對細長軸彎曲變形的影響，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，相當(dāng)于在細長軸上增加了一個支撐，增加了細長軸的剛度，可有效地減少徑向切削力對細長軸的影響。a.用中心架支承車細長軸:一般在車削細長軸時，用中心架來增加工件的剛性，當(dāng)工件可以進行分段切削時，中心架支承在工件中間，如圖5所示。在工件裝上中心架之前，必須在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽，其表面粗糙與圓柱誤差要小，并在支承爪與工件接觸處經(jīng)常加潤滑油。為提高工

9、件精度，車削前應(yīng)將工件軸線調(diào)整到與機床主軸回轉(zhuǎn)中心同軸。如圖5所示：當(dāng)車削支承中心架的溝槽比較困難或一些中段不需加工的細長軸時，可用過渡套筒，使支承爪與過渡套筒的外表面接觸，如圖6所示，過渡套筒的兩端各裝有四個螺釘，用這些螺釘夾住毛坯表面，并調(diào)整套筒外圓的軸線與主軸旋轉(zhuǎn)軸線相重合。b. 用跟刀架支承車細長軸:對不適宜調(diào)頭車削的細長軸，不能用中心架支承，而要用跟刀架支承進行車削，以增加工件的剛性，如圖6所示。跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個支承爪，它可以跟隨車刀移動，抵消徑向切削力，提高車削細長軸的形狀精度和減小表面粗糙度，如圖6(a)所示為兩爪跟刀架，因為車刀給工件的切削抗力Fr，使工件貼在跟刀

10、架的兩個支承爪上，但由于工件本身的向下重力，以與偶然的彎曲，車削時會瞬時離開支承爪、接觸支承爪時產(chǎn)生振動。所以比較理想的中心架需要用三爪中心架，如圖6(b)所示。此時，由三爪和車刀抵住工件，使之上下、左右都不能移動，車削時穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動。如圖6所示：2）墊塊 除跟刀架裝置外，還可根據(jù)工件長度，在工件下面墊放不等距的木塊(在切削中隨放隨取，保證拖板正常進給)，木塊直接墊放在床身上其厚度以能輕微托牢工件為宜，木塊制成半圓弧凹坑，運行時加機油潤滑。這種墊塊還具有消振作用，如圖7所示。圖 7墊木3.采用反向切削法車削細長軸      反向切削法是指在細長軸的

11、車削過程中，車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進給，如圖9所示。反向走刀車削圖9反向切削法加工與力學(xué)模型 這樣在加工過程中產(chǎn)生的軸向切削力使細長軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L量，避免工件的壓彎變形。    四.合理地控制切削用量     切削用量選擇的是否合理，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(t)     在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著

12、切削深度的增大，車削時產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大，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)     進給量增大會使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此細長軸的受力變形系數(shù)有所下降.如果從提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，刀具與工件之間的摩擦力減小，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

13、以切削速度應(yīng)控制在一定圍。對長徑比較大的工件，切削速度要適當(dāng)降低。 五。 選擇合理的刀具角度     為了減小車削細長軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車削時產(chǎn)生的切削力越小越好，而在刀具的幾何角度中，前角、主偏角和刃傾角對切削力的影響最大。 1.前角()     其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率.增大前角，可以使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大，前角一般取=15°。 2.主偏角(kr)     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，切向切削力在60°90°時卻有所增大。在60°75°圍，3個切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車削細長軸時，一般采用大于60°的主偏角。 刀具切削幾何角度    3.刃傾角(s)傾角影響著車削