细长轴磨削 篇1
钛合金是一种新型结构材料, 其主要特点是比重小, 强度高, 耐热和腐蚀。在强度方面, 钛合金可以替代不锈钢和合金结构钢以减轻结构重量;在耐热和耐腐蚀方面可以替代铝镁合金以提高结构性能。因此在航空, 航天等部门得到广泛应用。但由于钛合金的难加工性, 导致生产质量不稳定, 加工效率低等问题出现。
光轴 (图一) 是我单位某设备升降机构中的主要零件之一, 它在升降机构中起着一个升降导轨的作用, 其精度和粗糙度直接影响着升降板的动作灵活程度。该零件长度为320, 长径比26.7, 外径公差φ12-0。011, 圆柱度0.008, 粗糙度Ra0.8, 材料为TC4 R GB/T2965-1996, 该零件φ12-0。011外圆的加工, 只有通过磨削获得较优良的加工质量。
2 磨削难点
因为钛的热导率小, 磨削热积蓄在加工点, 所以磨料的磨损大, 其结果易产生磨削过烧, 不仅表面粗糙度大, 而且表面产生开裂烧伤。钛的化学活性很高, 切屑附着在磨粒上, 由于粘附物与钛合金磨削表面还要再接触, 在磨削力作用下造成粘附物脱落, 导致磨粒的破碎与脱落, 使砂轮磨损严重, 磨削比下降, 并造成零件几何形状误差增加, 形位公差不易控制。
2.2细长轴是指L/d≥20倍的轴类工件, 尺寸公差、形位公差都比较小, 表面粗糙度Ra≤0.8。细长轴的刚性差, 在外力及自身重力的作用下, 都易产生弯曲变形, 形位公差难以保证。
3 解决方法
3.1机床
检查并调整机床, 确保砂轮主轴的回转精度高于0.001mm, 主轴与轴瓦的间隙0.01mm~0.015mm, 砂轮架相对于工作台的震幅小于0.001mm, 横向进给机构的灵敏度高, 重复定位精度误差小于0.002mm/10次, 工作台在10mm/min的低速下无爬行, 头尾架系统刚性好, 采用小弹性的尾顶尖支承。
3.2砂轮
3.2.1砂轮的选择
砂轮由磨粒、粘合剂和气孔三要素构成, 其磨削性由、磨料, b、粒度;c、粘合程度;d、组织;e、粘合剂五个要素决定。一般对钛合金材料特性, 磨料种类按照以砂轮磨削性能为标志的磨削比 (单位时间磨削量/单位实际砂轮磨损量) 的顺序排列为SDC>CBNC>GC>WA>AZ
SDC:涂复金属的合成金刚石CBNC:立方氮化硼GC:绿色碳化硅磨粒WA:白色氧化铝磨料
AZ:氧化铝、氧化锗磨料
但综合使用方便、价格上考虑, 磨料种类以绿色碳化硅磨粒较为合适, 根据其材料特性和加工精度要求, 砂轮磨料粒度选用60#, 粘合程度中级K较为合适, 在精加工微量进给磨削中, 应特别注意防止磨削过烧, 以结合力大, 易使粘合程度和气孔变化持久性好的陶瓷型最佳。所以, 砂轮采用GC60KVP。3.2.2
砂轮的改制
把砂轮改制成表面带四个右旋的螺旋沟槽, 因为螺旋槽砂轮磨削是以砂轮表面螺旋槽的一侧边缘纵向磨削为主, 砂轮表面径向压力磨削为辅, 四个螺旋槽侧边实现磨削, 因此它的磨削效率可大大提高。由于多螺旋槽在单位时间内纵向磨削数增加, 从而可以减低磨削压力, 提高轴的精度, 降低表面粗糙度值, 此外, 因为砂轮表面有螺旋槽, 高速旋转时在螺旋槽内形成一个负压腔, 周围空气高速冲向此腔, 形成气流冷却。脱落的砂粒及切屑顺螺旋槽沟排出, 使切屑不易阻塞砂轮表面, 同时浇注切削液, 切削液很容易地被吸入螺旋槽内, 工件与砂轮发热减少, 使加工工件表面光洁, 生产效率提高。
3.2.3砂轮的修整
加工中用金刚石笔对砂轮进行修整, 粗磨每次横向进给量0.01mm~0.02mm, 纵向进给速度50mm/min, 精磨每次横向进给量0.005mm~0.01mm, 纵向进给速度20mm/min, 最后作一次无进给光走刀完成对砂轮的精细修整, 使砂轮表面获得较好的等高性和微刃性。
3.3磨削液的选择
在钛合金的磨削中, 磨削液的使用非常重要, 它具有冷却、润滑和冲洗作用, 是不让切削粘附在砂轮上, 防止磨削过烧所必不可少的。一般水溶性磨削液不能得到良好的磨削比, 而含有大量氯的比较合适, 如含有氯化聚氧乙烯醚, 磷酸三钠, 亚硝酸钠, 三乙醇胺等成分的QTS-1磨削液对钛合金的磨削加工效果较好, 但成分含有氯, 易造成零件腐蚀, 所以加工后一定注意清洗。另外增大供给磨削液的压力也有助于改善加工的粗糙度和磨削比, 因此改造磨削液的出口, 使减小出口得到一定压力的磨削液直接带有压力喷注在砂轮和工作接触弧面, 工作温度降低。磨粒切入通过后被急速冷却, 表面残余拉应力减小。随喷嘴压力提高, 切削点由拉伸型变成压缩型, 它是使疲劳强度降低的有效方法。同时进行喷嘴冲洗, 防止砂轮表面的糊住。
由于零件精度要求高, 采用机床对顶研磨中心孔。按常规给中心孔加入润滑机油后, 发现研磨用硬质合金顶尖磨损快, 改为采用加注钛合金切削油, 可以减少对顶尖的磨损, 保证了中心孔的质量。
3.5由于光轴是细长零件, 为了更好的保证形位公差及质量, 在零件中部安装一个开式中心架, 也可以较好克服中间凸、中间凹或母线不直的现象并提高工作效率。
使用中先用切入法磨削工件中部, 切入速度要慢, 粗磨时每次切入量0.02mm—0.04mm, 外圆粗糙度Ra≤0.8, 外径跳动在0.01mm内即可, 精磨时外圆每次磨光量为0.005mm, 经过精细磨削粗糙度Ra≤0.4mm, 外径跳动≤0.004mm., 精细的调整支撑点, 以消除中间凸、中间凹或母线不直的现象, 确保零件的形位公差。
4 效果
通过采取以上措施, 克服了钛合金易粘附砂轮, 零件过烧现象。克服了细长轴的磨削易弯曲变形, 产生腰鼓形的难点。在光轴加工中, 产品一次性交检合格率达到100%。
摘要：钛合金的化学活性高, 导热系数小, 热软化大, 粘性强, 是一种典型的难加工材料, 细长轴的加工一直是轴类零件加工的技术难题, 钛合金细长轴的加工, 就成为轴类磨削的难点, 本文针对此类零件的磨削加工提出了一些解决方法。
关键词：磨削,砂轮,磨削液
参考文献
[1]吴全兴等译.钛加工技术.西北有色金属研究院, 1997[1]吴全兴等译.钛加工技术.西北有色金属研究院, 1997
[2]北京第一通用机械厂编.机械工人切削手册, 1995[2]北京第一通用机械厂编.机械工人切削手册, 1995
细长轴磨削 篇2
一、提出问题
车间要生产一批细长轴 (图1) 。本细长轴 (L/D=65) 的尺寸公差、形状公差及表面粗糙度要求都比较高, 常用的车削方法是:工件一夹一顶装夹, 即卡盘夹紧工件一端, 另一端利用尾座用顶尖支承, 然后使用跟刀架, 正向走刀车削。加工后, 发现轴中间部分有明显的振纹, 产生竹节、腰鼓形等变形, 且直径公差、圆柱度公差等都难以达到要求, 很难保证工件的加工精度和表面质量。
二、原因分析
细长轴加工的最大瓶颈是易变形, 影响其变形的因素有很多:一是该工件材料为45号钢, 加工时易产生切削热, 使切削中工件受热产生变形, 甚至会使工件卡死在顶尖间而无法加工。二是装夹引起变形, 轴向顶紧力的作用, 使零件在装夹时就已经形成弯曲变形的趋势, 从而影响了工件尺寸形状精度。三是切削过程中车削力挤压与牵引导致工作变形。四是坯料自重和本身弯曲, 导致工件本身刚性差, 在切削过程中易产生振动和变形, 影响工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等。五是刀具几何参数、切削用量选择不当, 造成切削力过大, 工件热变形。六是其他因素引起变形, 如机床振动引起的变形。因此, 车削细长轴的关键技术是解决弯曲变形问题, 实质上也就是如何控制工艺系统的受力变形问题。
三、解决方案
(一) 选择机床。
机床精度高低, 直接影响零件加工精度和表面质量。根据本细长轴精度要求, 选择机床型号为G-CNC6150×1500, 系统为FANUC的, 半闭环数控车床。
(二) 检查。
检查毛坯尺寸, 看是否符合毛坯尺寸要求, 将坯料进行调质处理, 消除内应力, 减小弯曲变形。加工本细长轴, 选择毛坯为Φ25mm, 长度为1, 500mm的45号钢, 进行调质处理。
(三) 校直。
这是非常重要的一道工序。它直接影响到加工过程的顺利进行及加工后的产品质量, 此工序在自制的校直机上进行。要求在两支点支撑, 毛坯在自由状态下在全长的范围内圆跳动在1.5mm以下。
(四) 工件装夹。
采用一夹一弹性夹拉的装夹, 因为顶尖装夹没有弹性, 会加强轴弯曲, 所以尾座采用弹性夹头, 及在车削时需要用跟刀架来增强其刚性, 用3个支撑爪的跟刀架, 逆向进给车削细长轴, 并充分加注切削液, 而刀具经常保持锐利状态, 减少车刀与工件的摩擦发热来控制其热变形伸长, 从而保证细长轴的加工精度和表面质量, 装夹步骤如下:
1.在卡盘一端的工件上车出一个缩颈部分 (图2) , 缩颈直径d≈D/2=12.5mm (D为工件的坯料直径) , 缩颈宽度x≈2y=6 (y为卡爪与缩颈距离) 。由于工件在缩颈部分的直径减少了, 所以柔性就增加了, 起了万向接头的作用, 消除了由于坯料本身的弯曲面在卡盘强制夹持下轴心歪斜的影响。同时, 在细长轴左端缠有一圈较细3mm的钢丝 (图3) , 夹放在卡盘内V型卡槽里, 形成点接触, 以减少接触面积, 使工件在卡盘内能自由调节其位置, 同时保证工件在卡盘中不会因加工产生的内应力而卡死在卡盘中, 还避免夹紧时形成弯曲力矩。
2.在尾架顶夹采用夹拉头, 结构如图4。如图4所示, 为使弹夹拉头能在加工中始终给工件施加轴向拉力, 并保证工件有良好的定心, 工件1与连接轴2之间采用螺纹联接与短圆锥面定心的结构。为此, 在简图4所示工件的预加工中, 应在工件一端加工出一段螺纹 (3-4牙) 及圆锥面 (90°或者120°锥角) 。当夹拉车削结束后, 再将工件一端的螺纹与圆锥部切掉。
图4工作原理, 弹夹拉头基体5与车床尾座通过莫氏锥定心, 滑动套7及深沟轴承11、推力球轴承10、隔离套12、调整环13、联接轴2等件可在基体的内孔中作轴向滑动套为螺纹联接, 可用以调整轴承间隙。加工时, 工件1首先与联接轴进行联接与定位, 然后车床卡盘方可夹紧工件, 旋转与基体螺纹联接的端盖4, 压迫弹簧3, 从而滑动套向尾座方向滑动, 实现对工件的轴向拉紧。
3.采用三个支撑爪的跟刀架 (图5) , 以提高工件的刚性。跟刀架固定在床鞍上, 将跟刀架的铸铁跟爪改为紫铜跟爪, 圆弧R应经粗车后与工件外圆配研, 宽度B大于工件直径, 一般取B= (1-1.5) D。工件外圆被夹持在刀具和三个支承块之间, 要求每个支承爪都能与轴保持相同的间隙, 并能自由移动, 而且上、下、左、右的移动均受到限制, 只能绕轴线旋转, 同时, 不划伤工件表面, 又利于减小工件振动, 还在使用时需对各支承爪的接触情况进行跟踪监视和检查, 随时调整支承爪与工件的间隙, 并注油润滑。跟刀架支撑爪的调整如下:第一, 在工件的已加工表面上调整支撑位置时, 可将支撑爪放在车刀的外侧, 两者距离控制在10mm以内;第二, 首先调整后支撑爪, 调整时使得后支撑爪与工件外圆轻轻接触即可, 然后调整下支撑爪, 最后调整上支撑爪。调整各爪间隙时必须使工件能够转动自如。第三, 支撑爪的修正, 车削时, 发现跟刀架支撑爪与工件有图6所示的不良接触状态时, 必须对支撑爪进行修正。
支撑爪修正可以在普通车床上实现。首先将一把可调镗刀夹持在车床卡盘上, 再调节好事先固定在床鞍上的跟刀架支撑爪位置, 开动车床, 用回转的镗刀加工支撑爪的表面, 确保跟刀架与工件接触的弧面R≥工件半径。
(五) 选用刀具。
一是粗车刀, 采用机夹粗车刀, 采用757) (即Kr=757) ) 左偏刀。刀片材料为YT15, 刀片型号可用119、A117、A120等长方形刀片。刀体采用45号钢, 热处理硬度38-41HRC。刀片夹紧方式为楔块式, 刀片平放, 利用其14 7) 斜面夹紧, 楔块用M8螺钉从刀体底面拉紧。二是精车时采用机夹硬质合金宽刃弹簧精车刀, 采用937) (即Kr=937) ) 左偏刀。刀片材料为YT30, 刀片型号为D241、D229、D237, 利用刀体上的弹性压板和M8螺钉夹固。弹簧刀杆可起到消振作用, 又可防止扎刀。刀具装夹时, 刀尖应低于工件中心0.1~0.15mm, 使弹性刀杆弹性跳动时刀刃不会啃入工件, 影响表面光洁度。三是切削时, 加乳化液润滑, 减少刀具、跟刀架支承块的磨损。
(六) 切削用量的确定。
切削用量选择的是否合理, 对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。因此对车削细长轴时引起的变形也是不同的。粗车和半精车切削用量的选择原则是:尽可能减少径向切削分力, 减少切削热。切削用量见表1。
四、结语
自从这套工艺方案投入使用后, 大大减轻了老师和学生的劳动强度, 受到他们的一致好评, 加工效率也提高了。其具体加工情况如表2所示。
摘要：细长轴 (L/D≥20) 的加工是车削中比较棘手的问题, 原因是细长轴刚性差, 在加工中极容易变形, 使零件误差增大, 不易保证零件的加工质量。为了确保细长轴加工质量, 根据现有条件和生产实践, 优化加工工艺, 经实践取得明显效果。
关键词：细长轴,变形,工艺,装夹方案
参考文献
[1] .王先逵.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社, 2006
[2] .杨淑子.机械加工工艺师手册[K].北京:机械工业出版社, 2001
细长轴磨削 篇3
关键词：磨削 细长轴 高效 高精度
一般情况下，在普通外圆磨床上加工出的工件其精度等级为7级，Ra的最大允许值为0.8μm，但是有时中小企业也需要加工一些精度更高的工件，又面临着没有精密设备的现状。为此，探讨用普通外圆磨床加工出高精度，低粗糙度的工件方法。
细长轴零件刚性差，在加工中极容易变形， 使零件的误差增大， 不易保证零件的加工质量;中心孔只要有一点异常，工件就会发生变形，两顶尖连线与纵向行程稍不平行就会产生锥形等。
1 加工过程中，细长轴的主要质量缺陷
1.1 工件表面产生多角形波纹和螺旋形波纹
导致工件表面出现螺旋形波纹的原因有很多，比如砂轮工作表面凸凹不平;磨削深度太大，纵向进给量太大;机床刚性影响;砂轮主轴有轴向窜动等。另外造成这种现象的原因还有工作台导轨润滑油压过大，致使工作台纵向移动产生漂浮和摆动导致的。
1.2 工件圆柱度超差
造成工件的圆柱度超差的原因主要有工件受热变形、伸长，磨削中顶尖顶得过紧、磨削用量过大，磨削后产生的各种变形，比如鞍形、锥度、鼓形、弯曲等。
1.3 工件圆度超差
造成工件圆度超差的原因主要有工件顶得太紧或太松;工件中心孔内有污垢或已磨损，其形状不正确;砂轮主轴或头架主轴的径向跳动过大等。
因此，磨削细长轴的关键是解决加工工件的弯曲变形问题。主要抓住中心架和跟刀架的使用方法、解决工件热变形伸长以及合理选择刀具几何形状等三个关键技术。
2 控制细长轴磨削质量的措施
经过长时间的研究，对细长轴磨削质量采取了以下几种有效的控制措施。
2.1 磨削前准备工作
①校直：校直后的工件弯曲度应控制在0.15/1000mm
以内。热校和冷校是细长轴校直方法的两种方法，其中热校比冷校效果好。
②中心孔：细长轴的基准就是中心孔，该中心孔在热处理细长轴后会出现变形，此时应对其采取必要措施，使其达到相关规范标准。
③检修机床：检修机床不仅对磨床有着很高的要求，对砂轮主轴的回转精度也有着很高的要求，尽量保证工作台换向的平稳性，同时要求工作台的低速运动具有良好的稳定性，最大程度的减少爬行和振动现象的出现，力争检修后的机床各项精度都是符合相关规范要求的。
④调整机床：调整机床是控制细长轴磨削质量的一个重要措施，检验的方法是把工件顶在两顶尖间，用手旋转工件，如果觉得松紧适当，那么机床的各项参数就是合理的，如果发现尾架顶尖是弹簧式的，最好把弹簧顶尖压缩0.5～2mm，再顶住工件中心孔。
⑤检查工件：两顶尖顶住工件，首先检查细长轴的全长作径向跳动，采用的是百分表的方法，尤其是一些弯曲度比较大的地方，应该对其进行更加详细的检查，之后检查工件磨削余量，保证其各项指标都是符合相关规范标准的。
2.2 合理的选择砂轮
由于细长轴材料有很多种，相应的砂轮也因磨料、硬度、粒度的不同而有着很多的区别。应选用粒度较粗、硬度较软的砂轮。
要想减少砂轮与工件的接触面积和细长轴在旋转中产生的自激振动，最好把砂轮的形状设计成中间呈凹形。
以磨削材质为GCr15的细长轴为例，磨料应选择MA或PA，硬度应选择J、K级，粒度以46～70为宜。
2.3 砂轮平衡与修整
在磨削过程中由于很多客观因素的影响，比如砂轮的损耗、砂轮安装误差、磨削液的吸附等，都有可能导致砂轮的平衡状态一直处于变化之中。要想得到比较高的加工精度， 应将砂轮的平衡状态控制在一个允许的范围内。
砂轮至少要经过2次精细的平衡。要求平衡后振幅小于0.002～0.005mm。
砂轮一般用锋利金刚石修整。磨削高精度的细长轴，应分粗磨和精磨。在粗磨前应修整砂轮，砂轮应修整粗一些，提高磨削效率，修整时，工作台纵向速度以1～1.5m/min，横向切削深度0.07～0.1mm为宜;在精磨前应进行一次砂轮修整，目的是要磨出大量的等高微刃。修整时，先是用锋利的金刚石笔以很小而均匀的进给量精密地修整砂轮，工作台纵向速度为0.3～0.8m/min，横向切削深度0.03～0.01mm，最后，横向不进刀，光修一次。
2.4 合理的磨削用量
合理的磨削用量是实现精密磨削的关键。对于高精度的细长轴磨削，应分粗磨和精磨。粗磨时，工件线速度以2.5～8m/min，工作台纵向速度1～1.5m/min，横向切削深度（单行程）0.03～0.07mm为宜;精磨时，工件线速度以2～5m/min，工作台纵向速度0.5～0.8m/min，横向切削深度（单行程）0.01～0.03mm为宜;接近要求尺寸时，横向不进刀，光磨数次，保证尺寸精度。
为了有效减少细长轴因旋转而产生的振荡，应该保持磨削工件的低转速，要求精磨时转速更低，如此就可以把一部分切向力转化为轴向力，有效减少径向力。
磨削时切深t用双行程来达到。由于工件转速不高，在一定的时间和范围内，工件表面与砂轮表面之间接触的机会就会相应的减少，为了保证符合相关规范要求，应该往复一次或数次来弥补。
2.5 对系统进行充分冷却
选用切削液时，不但要考虑其他切削加工的条件，而且还得考虑磨削加工本身的特点：冷却液建议采用喷射法供给冷却液， 利用喷嘴上挡板将高速气流隔开， 保证磨削液顺利注入磨削区， 同时还可以防止磨削液飞溅。切削液过滤净化，可以提高工件表面粗糙度，降低废品率。
2.6 合理使用和改进中心架
细长轴的精度主要是由弯曲度、圆度、粗糙度等决定，因此，合理选择中心架的数量，在磨削过程中合理地调整中心架的两个支片，是保证加工精度的关键。
由于调整细长轴磨削的中心架时很难得到有效控制，所以要想得到磨削高精度、低粗糙度的细长轴，必须懂得如何控制砂轮径向压力。所以，测量工件与支片接触情况是很有必要的，通过应用万能表中的A电流通与不通的测量原理可以实现上述目的。
首先改进中心支架的两支片，把导电的铜块安装在支片前端，然后用万能表和电线一端接负极，另一端接正极，负极与尾架相通，正极与中心架相连。把万能表的旋转开关拨至100kΩ，如果支片和工件相接时，指针马上就开始转动，说明这个电路是相通的，具有很高的灵敏度，指针从0到最大值之间的摆动值为中心架支片上移动量4m，当万能表调整到10kΩ时，指针的摆动值为0.001mm。通过利用这种方法来控制支片与工件的接触，能够及时了解切削力、挤压力的大小，大大提高磨削精度，降低粗糙度。
3 工艺总结
①经热校在磨削细长轴时，必须保证其弯曲度在0.15 mm/m以内。
②精修、研磨中心孔，调整好工件在顶尖间的松紧，检查工件跳动。
③选择中软砂轮，并修整好砂轮，选择磨削用量。
④调整好中心架是磨削的必要条件，如果中心架托得很松，工件易被磨成腰鼓形，如果中心架支片托得过紧，中间易磨成凹形，导致母线直线度不受控，磨削时，中心架下支片以轻轻带到工件为准，上支片按磨削量不停地调整，否则很容易出现不符合相关规范标准的情况。
⑤在磨削过程中，需要时刻观察测量工件的弯曲度，发现不符合相关规范标准的情况，应立即采取必要措施进行调整，同时减少磨削用量及放慢工作台行程。
通过以上工艺改进，在普通磨床加工的细长轴可以达到超精密磨床加工的加工精度、低粗糙度，且生产效率较高。
参考文献：
[1]磨工技师培训教材[M].北京：机械工业出版社出版，2004.
[2]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，1996.
细长轴磨削 篇4
第九章
课题四
细长轴的车削
教学目标：1.熟悉细长轴的特点
2.掌握车刀角度的标注
德育目标：培养学生合作精神 教学重点：细长轴的装夹和车削 教学难点：细长轴的装夹
教学方法：目标教学法 视频演示法 讲练结合法 教学课时：2课时
教学用具：多媒体 视频资料 教学课型：新授 教学过程：
课题 细长轴的车削
一、组织教学
点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课
二、课前三分钟
三、复习提问
1．车削偏心工件的方法有哪些？ 2．怎样检测偏心工件？
四、导入语
同学们知道比较细比较长的轴加工时会出现什么情况呢？如果出现了状况应如何解决呢？这就是我们今天在教学中的重点，也是难点。
五、讲授新课
（一）细长轴的概念：工件的长度L与直径d之比大于25（即长径比L/d>25）的轴类工件称为细长轴。
（二）车细长轴产生的缺陷及原因：外形并不复杂，但由于其本身的刚度低，车削时又受切削力、重力、切削热等因素的影响，容易产生弯曲变形以及振动、锥度、腰鼓形、竹节形等缺陷，难以保证加工精度。长径比越大，加工就越困难。
虽然车细长轴的难度较大，但只要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择车刀的几何参数三个关键技术，问题就迎刃而解了。
（三）使用中心架支撑车细长轴（多楳体视频演示）
车削细长轴时，可使用中心架来增加工件的刚度。车削细长轴时使用中心架的方法有： 1.中心架直接支撑在工件中间
当细长轴可以分段车削时，中心架的架体通过压板支撑在工件中间，如图所示。这时，L/d的值减小了一半，车削时工件的刚度可增加许多倍。在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支撑中心架支撑爪的沟槽，沟槽的表面粗糙度值及圆柱度误差要小，否则会影响工件精度。调整中心时，必须先通过调整螺钉调整好下面两个支撑爪，在用紧定螺钉紧固，然后把上盖盖好固定，最后调整上面的一个支撑爪，并用紧定螺钉紧固。
但是，在细长轴中间车削这样一条沟槽是比较困难的。当被车削的细长轴中间无沟槽或安置中心架处有键槽
或花键等不规则表面时，可采用中心架和过渡套筒支撑车细长轴的方法。
2．用过渡套筒支撑车细长轴
应用过渡套筒支撑车细长轴的方法，如图所示，其中心架的支撑爪与过渡套筒的外表面接触。过渡套筒的两 端各装有3个调整螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与车床主轴轴线重合，即可车削。
（四）使用跟刀架支撑车细长轴（多楳体视频演示）
使用跟刀架支撑车细长轴时，跟刀架固定在床鞍上，跟在车刀的后面，随车刀的进给移动，抵消背向力，并 可以增加工件的刚度，减少变形，从而提高细长轴的形状精度并减小表面粗糙度，如图所示。跟刀架主要用来车削细长轴和长丝杠。
从跟刀架的设计原理来看，只需2个支撑爪就可以了（图7—29a），因为车刀给工件的切削抗力F使工件
′贴在跟刀架的两个支撑爪上。但是，在实际使用时，工件本身有一个向下的重力以及工件不可避免的弯曲，车削时工件往往因离心力的作用瞬时离开支撑爪，又瞬间接触支撑爪而产生振动。如果采用3个支撑爪的跟刀架支撑工件（图7—29b），一面由车刀抵住，使工件上下、左右都不能移动，车削时非常稳定，不易产生振动。因此，车细长轴时应用三个支撑爪的跟刀架。
（五）减少工件的热变形伸长
车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，称为热变形。在车削时一般轴类工件时，可不考虑热变形伸长问题。但是，车削细长轴时，因为工件长，热变形伸长量大，所以一定要考虑到热变形的影响。工件热变形伸长量可按下式计算。
△L﹦ɑlL△T 式中△L——工件热变形伸长量（mm）；
ɑl————材料的线膨胀系数（1/℃），见表7—1； L——工件全长（mm）；
△T————工件升高的温度（℃）。
例7—2 车削直径为Φ25mm，长度为1200mm的细长轴，材料为45钢，车削时因受切削热的影响，使工件由原来的21 ℃以上升到61℃，求这根细长轴的热变形伸长量。
解：已知L=1200mm，△T=61℃-21 ℃=40℃；查表7-1 45钢的线膨胀系数ɑl=11.59×10-6（1/℃）。
根据公式7-7得：
△ L=ɑlL△T
=11.59×10-6/℃×1200mm×40℃ =0.556mm 从上例计算可知，细长轴热变形伸长量是很大的。由于工件一端夹紧，一端顶住，工件无法伸长，所以只能使本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲，车削就很难进行，因此，必须采取措施减少工件的热变形。
（六）减少工件的热变形可采取以下措施: 1.使用弹性回转顶尖
弹性回转顶尖的结构如图所示。顶尖用圆柱滚子轴承、滚针轴承承受背向力，推力球轴承承受进给力。在短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间，放置若干片碟形弹簧。当工件热变形伸长时，工件推动顶尖通过圆柱滚子轴承，使碟形弹簧压缩变形。生产实践证明，用弹性回转顶尖加工细长轴，可有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。
2.浮动夹紧和反向进给车削 3.加注充分的切削液
车削细长轴时，无论是低速切削，还是高速切削，加注充分的切削液能有效地降低切削区域的温度，从而减少工件的热变形伸长，延长车刀的使用寿命。
4.保持刀具锋利
保持刀具锋利可以减少车刀与工件之间的摩擦发热。
（七）合理选择车刀的几何参数
车削细长轴时，由于工件刚度低，车刀的几何参数对切削力、切削热、振动和工件弯曲变形等均有明 显的影响。选择车刀几何参数时主要考虑如下几点：
1.车刀的主偏角是影响背向力的主要因素，在不影响刀具强度的前提下，应尽量增大车刀主偏角，以减小背向力，从而减小细长轴的弯曲变形。一般细长轴车刀的主偏角选kr=80o～93o.2.为了减小切削力和切削热，应选择较大的前角，以使刀具锋利，切削轻快，一般取γo=15～30.3.前面应磨有R1.5～3mm的圆弧断屑槽，使切屑顺利卷曲折断。
4.选择正值刃倾角，通常λs=+3o～10o，使切屑流向待加工表面。此外，车刀也容易切入工件。5.为了减小背向力，应选择较小的刀尖圆弧半径（re<0.3mm）。倒棱的宽度也应选得较小，一般选取倒棱宽度br1=1.5ƒ。
6．要求切削刃表面粗糙度Ra≤0.4µm,并保持切削刃锋利。
六、训练检测：课本P317 8、9
七、总结
（一）细长轴的概念
（二）车细长轴产生的缺陷及原因
（三）使用中心架支撑车细长轴
（四）使用跟刀架支撑车细长轴
（五）减少工件的热变形伸长
o
o
（六）减少工件的热变形可采取以下措施:
（七）合理选择车刀的几何参数
八、布置作业：
1.配套习题册课题四相关习题 2.预习课文P312-313
九、教学反思：
本节课是理论课，不是实操课，通过采用目标教学法、视频演示法、讲练结合法这三种方法，把同学们带进了轻松、活泼、愉快的学习气氛中，达到了事半功倍的作用。
十、板书设计：
课题 细长轴的车削
（一）细长轴的概念
（二）车细长轴产生的缺陷及原因
（三）使用中心架支撑车细长轴
（四）使用跟刀架支撑车细长轴
（五）减少工件的热变形伸长
（六）减少工件的热变形可采取以下措施:
（七）合理选择车刀的几何参数
总第 课时 星期 第 节 时间：
第九章
课题五
车削薄壁零件
教学目标：1.熟悉薄壁零件的加工特点
2.掌握防止和减少工件变形的方法
德育目标：培养学生爱科学与合作精神 教学重点：防止和减少工件变形的方法 教学难点：防止和减少工件变形的方法
教学方法：目标教学法 视频演示法 讲练结合法 教学课时：1课时
教学用具：多媒体 视频资料 教学课型：新授 教学过程：
课题 车削薄壁零件
一、组织教学
点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课
二、课前三分钟
三、复习提问
（一）细长轴的概念？
（二）车削细长轴常出现的缺陷有哪些？
四、导入语
同学们知道薄壁零件加工时会出现什么情况呢？如果出现了状况应如何解决呢？这就是我们今天在教学中的重点，也是难点。
五、讲授新课
（一）薄壁工件的加工特点
车薄壁工件时，由于工件的刚度低，在车削过程中，可能产生以下现象：
1.因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺度精度和形状精度。2.因工件壁较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难以控制。
3.在切削力尤其是背向力的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度。
针对以上车薄壁工件时可能产生的问题，下面介绍防止和减少薄壁工件变形的方法。
（二）防止和减少薄壁工件变形的方法 1．把薄壁工件的加工分为粗车和精车两个阶段
粗车时夹紧力稍大些，变形虽然也相应大些，但是由于切削余量较大，不会影响工件的最终精度；精车时 夹紧力可稍小些，一方面夹紧变形小，另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。
2.合理选择刀具的几何参数
精车薄壁工件时，要求刀柄的刚度高，车刀的修光刃不宜过长（一般取0.2～0.3mm），刃口要锋利。
3.增加装夹接触面积
使用开缝套筒或特制的软卡爪，增大装夹时的接触面积，使夹紧力均布在薄壁工件上，因而夹紧时工件不易 产生变形。
4.应用轴向夹紧夹具
车削薄壁工件时，尽量不使用径向夹紧，而优先选用轴向夹紧的方法。薄壁工件装夹在图所示的车床夹具体内，用螺母的端面来压紧工件，使夹紧力F沿工件轴向分布，这样可防止薄壁工件内孔产生夹紧变形。
5．增加工艺肋
有些薄壁工件可以在其装夹部位特制几根工艺肋，以增加刚度，使夹紧力更多地作用在工艺肋上，以减少工件的变形。加工完毕后，再去掉工艺肋，如图示。
6.浇注充分的切削液
浇注充分的切削液，可降低切削温度，减少工件热变形，是防止和减少薄壁工件变形的有效方法。
（三）车薄壁工件时切削用量的选择
针对薄壁工件刚度低、易变形的特点，车薄壁工件时应适当降低切削用量。实践中，一般按照中速、小吃刀和快进给的原则来选择。
六、训练检测：配套习题册
七、总结
（一）薄壁工件的加工特点
（二）防止和减少薄壁工件变形的方法
（三）车薄壁工件时切削用量的选择
（四）车削薄壁工件技能训练（视频演示）
八、布置作业：
1.配套习题册课题五相关习题 2.预习课文P315-316
九、教学反思：
本节课是理论课，不是实操课，通过采用目标教学法、视频演示法等方法，把同学们带进了轻松、活泼、愉快的学习气氛中，达到了事半功倍的作用。
十、板书设计：
课题 车削薄壁零件
（一）薄壁工件的加工特点
（二）防止和减少薄壁工件变形的方法 1．把薄壁工件的加工分为粗车和精车两个阶段 2.合理选择刀具的几何参数 3.增加装夹接触面积 4.应用轴向夹紧夹具 5．增加工艺肋 6.浇注充分的切削液
（三）车薄壁工件时切削用量的选择
（四）车削薄壁工件技能训练（视频演示）
总第 课时 星期 第 节 时间：
第九章
课题六
深孔加工简介
教学目标：1.熟悉深孔加工
2.掌握深孔加工的方法与排屑方式
德育目标：培养学生爱科学与合作精神 教学重点：深孔加工的方法与排屑方式 教学难点：深孔加工的方法与排屑方式 教学方法：目标教学法 视频演示法 教学课时：1课时
教学用具：多媒体 视频资料 教学课型：新授 教学过程：
课题 深孔加工简介
一、组织教学
点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课
二、课前三分钟
三、复习提问
（一）薄壁工件的加工特点
（二）防止和减少薄壁工件变形的方法
四、导入语
同学们知道深孔加工时会出现什么情况呢？如果出现了状况应如何解决呢？这就是我们今天在教学中的重点，也是难点。
五、讲授新课
（一）深孔的概念与其加工简介
1.深孔深与孔径之比L/d>5的工件内孔称为深孔。2.加工简介
深孔一般在车床上加工。在加工深孔时，刀具细长而刚度低，同时存在着冷却困难、切屑不容易排出 的问题；且刀具在工件的内部切削，切削进行中的情况变化和刀具的磨损都无法直接观察到而较难控制。因此，深孔加工也是一种难度较大的加工工艺。深孔加工必须使用一些特殊刀具（深孔钻等）及特殊的附件，另外对切削液的流量和压力也有较高的要求。
（二）深孔加工的关键技术是深孔钻的几何形状和冷却排屑问题。（视频演示）1.用深孔麻花钻
近年来广泛使用的新槽形深孔麻花钻。它可以在普通车床上一次进给加工深孔。在结构上，通过加大螺旋角、增大钻心厚度、改善刃沟槽型、选用合理的几何角度和修磨钻心处等形式，较好地解决了排屑、导向、刚度等深孔加工时的关键技术。
2.用枪孔钻和外排屑
在加工直径为3～20mm的深孔时，一般采用枪孔钻。枪孔钻的几何形状如图示。枪孔钻是用高速钢或硬质合金刀头与无缝钢管的刀柄焊接制成的。刀柄上压有V形槽，是排出切屑的通道，前端的腰形孔是切削液的出口处。切削液的压力一般为0.35～0.9MPa。
用枪孔钻钻孔时，的棱边1和3承受切削力，并作为钻孔时的导向部分。高压切削液有空心导杆经腰形孔进入深孔的切削区域，切屑就被切削液从V形槽的切屑出口冲刷出去。由于枪孔钻是单刃，其钻尖偏离枪孔钻中心一个偏心距e，刀柄刚进入工件时，刀柄会产生扭动，所以必须使用导向套。
3.用喷吸钻和内排屑
钻削直径为20～65mm的深孔，当切削液的压力不太高时，可采用喷吸钻加工深孔的方法。喷吸钻的结构如图，它的切削刃交错分布在喷吸钻的两边，颈部有喷射切削液的小孔，前端有两个喇叭形孔，切屑在由小孔喷射出的高压切削液的压力作用下，从这两个喇叭形孔冲入并被吸进空心导杆，向外排出。
喷吸钻的工作原理如图示，喷吸钻头部用多线矩形螺纹连接在外套管上，外套管用弹簧夹头装夹在刀柄上，内套管的尾部开有几个向后倾斜30的月牙孔。当高压切削液从入口A进入管夹头中心后，大部分的切削液从内外套管之间，通过喷吸钻头部小孔进入切削区域；还有一部分切削液通过倾斜的月牙孔向后高速喷射，在内套管的前后产生很大的压力差。这样钻出的切屑一方面由高压切削液从前向后经两个喇叭形孔冲入内套管中，另一方面受内套管内前后压力差的作用被吸出，在这两方面的力量作用下，切屑便可顺利地从排屑杆中排出。
采用此种排屑方法的深孔钻是利用切削液“喷”和“吸”的作用使切屑顺利排出的，故称为喷吸钻。4.用高压内排屑钻
钻削直径为20～65mm的深孔时，可以用高压内排屑钻加工。
用高压内排屑钻加工深孔的工作原理如图示，高压大流量的切削液从切削液入口经封油头，通过深孔钻和深孔的孔壁之间进入切削区域，切屑在高压切削液的冲刷下经两个喇叭形孔从外套管的中间排出。采用这种方法，需要有较高压力（一般要求1～3MPa）的切削液将切屑从切削区域经外套管的内孔排出，因此称为高压内排屑。
与高压内排屑钻加工深孔的方法相比，使用喷吸钻时切削液的压力可低些，一般为0.8～1.2MPa，这样对冷却泵的功率消耗和对工具的密封要求都可以降低。因此，应尽可能采用较先进的喷吸钻来加工深孔。
六、训练检测：配套习题册
七、总结
（一）深孔的概念与其加工简介
o
（二）深孔加工的关键技术 1.用深孔麻花钻
2.用枪孔钻和外排屑 3.用喷吸钻和内排屑 4.用高压内排屑钻
八、布置作业：
1.配套习题册课题六相关习题 2.预习课文P351-355
九、教学反思：
本节课是理论课，不是实操课，通过采用目标教学法、视频演示法等方法，把同学们带进了轻松、活泼、愉快的学习气氛中，达到了事半功倍的作用。
十、板书设计：
课题 深孔加工简介
（一）深孔的概念与其加工简介
（二）深孔加工的关键技术 1.用深孔麻花钻 2.用枪孔钻和外排屑 3.用喷吸钻和内排屑 4.用高压内排屑钻
（三）车薄壁工件时切削用量的选择
（四）车削薄壁工件技能训练（视频演示）
总第 课时 星期 第 节 时间：
第十一章
课题一
基准及定位基准的选择
教学目标：1.掌握基准的概念及分类
2.掌握定位基准的选择原则
德育目标：培养学生爱科学与合作精神 教学重点：1.基准的概念
2.定位基准的选择原则 教学难点：定位基准的选择原则 教学方法：目标教学法 讲练结合法 教学课时：2课时
教学用具：多媒体 相关资料 教学课型：新授 教学过程：
一、组织教学
点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课
二、课前三分钟
三、复习提问
（一）薄壁工件的加工特点
（二）深孔加工的方法有哪些？
四、导入语
同学们知道零件总是由若干表面组成，各表面之间有一定的尺寸和相互位置要求。零件表面间的相对位置包括两方面要求：表面间的距离尺寸精度和相对位置精度（如同轴度、平行度、垂直度等)。研究零件表面间的相对位置关系是离不开基准的，不明白基准就无法确定零件表面的位置。这就是我们今天要讲的基准与其一基准的选择，它们在教学中是重点，也是难点。
五、讲授新课（幻灯片放映）
课题
基准及定位基准的选择
（一）基准的概念
基准就其一般意义来讲，就是零件上用以确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。
1.设计基准
设计零件图时用以确定其它点、线、面的基准，称为设计基准。
2.工艺基准
零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为定位基准、测量基准、工序基准和装配基准。在选择工艺基准时应尽量使工艺基准与设计基准一致，但是工艺基准须随不同的加工方法而变更。
（1）定位基准是加工零件时以此确定刀具与被加工表面的相对位置的基准。
（2）测量基准是测量零件已加工表面位置及尺寸的基准。
（3）装配基准是装配时用于确定零件在模具中位置的基准，零件的主要设计基准常作为零件的装配基准。
（二）定位基准的选择原则
在最初的工序中只能选择未经加工的毛坯表面(即铸造、锻造或轧制等表面)作为定位基准，这种表面称为粗基准。用加工过的表面作定位基准称为精基准。另外，为了满足工艺需要在工件上专门设计的定位面，称为辅助基准。
1.精基准的选择
选择精基准应考虑如何保证加工精度和装夹准确方便，一般应遵循如下原则。
（1）应尽可能选用加工表面的设计基准作为精基准，避免基准不重合造成的定位误差。这一原则就是“基准重合”原则。
（2）当工件以某一组精基准定位，可以比较方便地加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，这就是“基准统一”原则。例如，导柱、复位杆、拉杆等轴类零件的大多数工序都采用顶尖孔为定位基准。
（3）当精加工和光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与其他表面之间的位置精度则要求由先行工序保证，即遵循“自为基准”的原则。
（4）为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，在选择精基准时，可遵循“互为基准”的原则。
（5）精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。为此，精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度和宽度.以提高其位置精度。
2.粗基准的选择
粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工表面与加工表面之间的位置精度。这两方面的要求常常是相互矛盾的，因此在选择粗基准时，必须先明确哪一方面是主要的。
（1）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的相对位置要求，一般应选择不加工表面为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。
（2）如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。如图2所示为冲压模模座粗基准的选择。此时应以下平面为粗基准，然后以下平面为定位基准，加工上表面与模座其他部位，这样可减少毛坯误差，使上、下平面基本平行，最后再以上平面为精基准加工下表面，这时下平面的加工余量就比较均匀，且较小。
（3）粗基准的表面应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便。
（4）粗基准一般只能使用一次，即不能重复使用，以免产生较大的位置误差。
六、训练检测：配套习题册
七、总结
本节课主要讲的是基准的概念及相关基准的分类、定位基准的选择原则它们是本节的重点内容，更是难点内容，请同学们在课下一定要牢记。它们是在今后岗位的奠基。
八、布置作业：
1.配套习题册课题一相关习题 2.预习课文
九、教学反思：
本节课是理论课，不是实操课，通过采用目标教学法，把同学们带进了轻松、活泼、愉快的学习气氛中，达到了事半功倍的作用。
十、板书设计：
课题
基准及定位基准的选择
（一）基准的概念
1.设计基准
2.工艺基准
（1）定位基准（2）测量基准（3）装配基准
（二）定位基准的选择原则 1.精基准的选择
细长轴的加工特点与方法探讨 篇5
关键词：细长轴,热变形伸长,中心架,跟刀架
工件的长度L与直径之比大于25的轴类工件是细长轴。细长轴零件加工是机械加工中经常遇到的典型、难度较大零件之一, 该类零件外形结构比较简单, 由于长径比大, 故对轴线和轮廓线有直线度要求;在机械加工过程中, 机床、刀具等整个工艺系统极易弯曲和振动, 加工后不能获得满意的表面粗糙度和几何精度, 还常常由于翘曲、锥度过大、鼓肚或圆度达不到等原因造成工件报废。此外, 由于细长丝杠散热性能差, 切削过程中切削热使其产生相当大的线膨胀, 也使工件产生变形和弯曲, 不仅生产效率很低, 而且质量不易保证。为了满足使用要求, 须采取合理、有效的方法和措施。
1细长轴的加工特点
1.1热变形大
在车削时, 产生的切削热传导给工件, 散热能力差, 线膨胀系数大, 并且卡盘和尾架顶尖都是固定不动的, 这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制, 导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
1.2切削力的影响
切削力导致变形在车削过程中, 径向切削力垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内, 由于细长轴的刚性较差, 径向力将会把细长轴顶弯, 使其在水平面内发生弯曲变形;轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的, 它对工件形成一个弯矩。由于细长轴的刚性、稳定性较差, 当轴向切削力超过一定数值时, 就会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。
1.3其他因素
在机械加工过程中, 机床、刀具等整个工艺系统极易弯曲和振动, 还常常由于翘曲、锥度过大、腰鼓形或圆度达不到等原因造成工件报废。生产效率很低, 而且质量不易保证。因此, 高技能的人员操作, 能提高产品的合格率, 最大限度地降低加工成本。
2常见的提高细长轴加工质量的方法
2.1采用一夹一顶装夹方式
采用一夹一顶的装夹方式时, 配合使用弹性顶尖。因为在此装夹方式中, 如果顶尖顶得太紧, 可能将细长轴顶弯, 并且还阻碍车削时细长轴的受热伸长。弹性活顶尖, 顶尖用圆柱滚子轴承、滚针轴承承受径向力, 推力球轴承承受进给力。在短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间, 放置若干片碟形弹簧。当工件热变形伸长时, 工件推动顶尖通过圆柱滚子轴承, 压缩内部的蝶形弹簧。因此采用一夹一顶装夹方式时, 顶尖采用弹性活顶尖, 当工件热变形伸长时, 可有效地补偿工件的热变形伸长, 这样工件不易弯曲。采用两顶尖装夹, 虽然工件定位准确, 容易保证同轴度, 但是此方法装夹的细长轴, 刚性较差, 很容易产生振动。
2.2采用反向切削方法
反向切削法是指在细长轴的车削过程中, 采用一夹一顶装夹方式, 车刀由主轴卡盘向尾架方向进给。这样, 细长轴左端的夹持就形成线接触的浮动状态, 使细长轴在卡盘内自由调节, 切削过程中热变形伸长的细长轴, 进给力拉紧工件已切削部分, 并推进工件待切削部分由右端的弹性回转顶尖支撑并补偿, 不会因卡盘夹死而产生弯曲变形。在卡夹基面上套一开口的钢丝圈, 以减少卡夹与工件轴向的接触长度。防止顶尖孔与卡夹基面不同轴所形成的过定位使工件弯曲变形。
2.3切屑用量及刀具几何角度的选择
(1) 切屑用量的选择。
车削细长轴时应注意, 由于工件刚性低, 切削力、切削热对细长轴加工质量影响很大, 在车削细长轴时, 应尽量减少切削深度;对长径比较大的工件, 切削速度要适当降低, 切削速度应控制在一定范围。
(2) 刀具几何角度的选择。
在细长轴的加工中, 仅仅依靠跟刀架、中心架、弹性回转顶尖等设备是不够的, 如果车刀的几何形状选择不当。也不可能得到良好的效果。实践发现, 合理地选用刀具角度及其加工路线, 会对细长轴的加工产生积极的意义。车削细长轴时, 由于工件刚性差, 为了减小车削时产生的切削力, 从而减小车削细长轴产生的弯曲变形, 在刀具的几何参数中, 主要考虑以下几点:
主偏角是影响背向力的主要因素, 在不影响刀具强度的前提下, 主偏角增大可以减少细长轴的纵向切削力, 减少振动和弯曲。主偏角选75°～93°。
前角直接影响刀具的寿命、切削力、切削温度和切削力, 增大前角, 使刀具锋利、切削轻快, 使被切削金属层的塑性变形程度减小, 切削力明显减小。所以在细长轴车削中, 在保证车刀有足够强度前提下, 尽量使刀具的前角增大, 大的前角加工是可以减少切削力、切削变形, 由于细长轴刚度比较差, 通常前角取20°～30°。
刃倾角影响着车削过程中切屑的流向, 为了让切屑流向待加工表面, 车刀也很容易切人工件, 增强刀尖强度, 提高切削的稳定性及三个切削力之间的比值, 通常情况把刃倾角选为3°～10°。
为了减少轴向切削力, 提高刀具耐用度, 刀尖圆弧半径取0.5mm。
3结语
加工细长轴时, 根据该类零件的结构特点、加工特点, 为了提高劳动生产效率和工作质量, 提出解决车削细长丝杠难题的方法。解决工件热变形伸长及合理选择车刀的几何参数等关键技术, 选用合理的加工方法, 适当的刀具参数及切削用量, 都是保证加工质量不可缺少的条件。生产实践中应针对具体情况和不同要求单独或混合采用, 才能生产出合格的制件。
参考文献
[1]吉卫富.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社, 2003.
细长轴磨削 篇6
1 道具与轴的受力分析
在对细长轴进行车削时, 对于金属的各种摩擦阻力和变形抗力, 刀具应该能够予以克服, 这些力的作用点为工件和刀具, 且方向相反、大小相等, 切削力便为这些力的总和, 为了使计算和分析过程更加简便, 通常使用三个相互垂直的分力来表示切削力, 如图1所示。
图中各个力的名称为:总切削力 (Fr) 为合力、主切削力 (Fc) 、背向力或径向力 (Fp) 、进给抗力 (Ff) , 其余均为分力, 合力与分力的关系式为:
在切削过程中, 径向力 (Fp) 不存在功率消耗, 但是会使工件发生振动和弯曲变形, 对工件加工质量带来严重影响, 在此基础上, 可以对工艺系统刚度基于验算。在对细长轴进行加工时, 应该依据精车和粗车的不同特点, 对径向力的大小进行合理选择。且这些大小不同的力与刀具角度密切相关, 由此可见, 刀具角度的合理选择对细长轴的加工起着关键性作用。
2 基于刀具角度分析
2.1 刀具标注角度
在正交平面中, 刀具角度主要包括主偏角 (kr) 、前角 (γ0) 、刃斜角 (λs) 、后角 (ao) , 如图2所示, 在细长轴的加工过程中, 这些角度存在显著影响。
2.2 粗车刀具角度的选择
在粗车过程中, 存在较大的加工余量, 由于切削力比较大, 致使细长轴加工时存在较大弯曲变形和振动, 所以以减小径向力为主, 从公式中可以看出, 当径向力 (Fp) 为0, 主偏角 (kr) 为90º时, 此时径向力对细长轴没有影响, 可以最大限度降低弯曲变形, 如果将工件压在跟刀架上, 一旦工件被甩动, 主偏角也会随之变化, 最合适的角度为75º~88º, 可以使细长轴的弯曲变形和振动得到最大限度降低。当刀尖圆弧半径为0.15~0.25mm、刃磨副偏角为8º~12º时, 可以大大降低径向分力[1]。
2.3 精车刀具角度的选择
在精车加工中, 加工余量比较小, 因此径向力也比较小, 此时对表面粗糙度具有更高要求[2]:1) 选择宽刃弹簧车刀, 在加工期间, 弹性刀杆的使用, 可以确保加工振动的一致性;2) 具有较小的主偏角, 约为3º~5º, 可以确保人口较为锋利, 进而使切削层更薄, 充分满足表面粗糙度的相关要求;3) 刀具刀刃宽度必须超过两倍进给量, 确保光车细长轴可以充分的发挥作用, 进而符合表面粗糙度的相关要求;4) 刃磨大前角的范围为25º~30º, 再加上后角10º~15º, 且刀前面的断屑槽为1100~1150, 这样在进行切削时, 不仅使切削工作更加轻松, 还会使排屑工作变得更加容易, 有效避免对已加工面造成的划伤。
3 实践和评价
在加工中, 采用的刀具材质为硬质合金, 选择上述刀具角度, 应用CA6140型机床车, 加工细长轴 (F10×400) 50件, 各部分参数为0.80mm表面粗糙度Ra、0.03mm直线度、0.01mm圆柱度、0.05mm圆度, 如表1所示为切削用量表, 其中合格的细长轴有47件, 合格率为94%, 显著提高产品加工质量和加工效率。
4 结束语
总之, 实践摸索显示, 采用CA6140型机床车生产削细长轴时, 想要获得较高的产品加工质量和加工效率, 不断降低废品率, 完全满足现代化的生产需要, 此工装设计方案和工艺设计方案必须具有完整性和合理性, 在加工过程中, 运用合理刃磨的刀具角度和较高的加工速度, 可以促进切削力的降低, 这样在工艺系统中可以很好地避开振动频率, 使加工中的振动得以最大化减小, 运用合理的冷却液, 可以显著提高加工效果, 在实际生产中值得推广与应用。
参考文献
[1]苏志雄.数控机床刀具正确选用[J].机电技术, 2008, (1) :36-38.