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如何提高細長軸的加工精度

如何提高細長軸的加工精度?
 
1、選擇合適的裝夾方法
 
 ?。?)雙頂尖法裝夾法。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,其剛性較差,細長軸彎曲變形較大,而且容易產生振動。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。
 
(2)一夾一頂的裝夾法。采用一夾一頂的裝夾方式。在該裝夾方式中,如果頂尖頂得太緊,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,導致細長軸受到軸向擠壓而產生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸,裝夾后會產生過定位,也能導致細長軸產生彎曲變形。因此采用一夾一頂裝夾方式時,頂尖應采用彈性活頂尖,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,減少彎曲變形。
 
(3)雙刀切削法。采用雙刀車削細長軸改裝車床中溜板,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。
 
(4)采用跟刀架和中心架。采用一夾一頂的裝夾方式車削細長軸,為了減少徑向切削力對細長軸彎曲變形的影響,傳統上采用跟刀架和中心架,相當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。
 
(5)采用反向切削法車削細長軸。反向切削法是指在細長軸的車削過程中,車刀由主軸卡盤開始向尾架方向進給。這樣在加工過程中產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,可以有效地補償刀具至尾架一段的工件的受壓變形和熱伸長量,避免工件的壓彎變形。

316 不銹鋼活塞桿

304 不銹鋼活塞桿
 
2、選擇合理的刀具角度
 
為了減小車削細長軸產生的彎曲變形,要求車削時產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。細長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,排屑流暢,刀具壽命長。從車削鋼料時得知:當前角γ0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λs取負值時,徑向分力Fr也有所減少。
 
 ?。?)前角(γ0)其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率,增大前角??梢允贡磺邢鹘饘賹拥乃苄宰冃纬潭葴p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γ0=150 .車刀前刀面應磨有斷屑槽,屑槽寬B=3.5~4mm, 配磨 br1=0.1~0.15mm,γ01=-25°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(Kr) 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盡量增大主偏角。主偏角Kr=90°(裝刀時裝成85°~88°),配磨副偏角Kr'=8°~100°,刀尖圓弧半徑γS=0.15~0.2mm,有利于減少徑向分力。
 
(3)刃傾角(λs)傾角影響著車削過程中切屑的流向、刀尖的強度及3個切削分力的比例關系。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,3個切削分力的比例關系比較合理。在車削細長軸時,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a0=a01=4°~60°,起防振作用。
 
3、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。粗車和半粗車細長軸切削用量的選擇原則是:盡可能減少徑向切削分力,減少切削熱。車削細長軸時,一般在長徑比及材料韌性大時,選用較小的切削用量,即多走刀,切深小,以減少振動,增加剛性。
 
 ?。?)背吃刀量(ap)。在工藝系統剛度確定的前提下,隨著切削深度的增大,車削時產生的切削力、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,應盡量減少背吃刀量。
 
 ?。?)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。
 
 ?。?)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彎曲,破壞切削過程的平穩性,所以切削速度應控制在一定范圍。對長徑比較大的工件,切削速度要適當降低。
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