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发表于 2009-12-3 16:57:13
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来自： 中国山东莱芜
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细长轴的加工
+ Y* I; a$ }3 M一、细长轴的定义：
, I. G5 S& @$ \6 _当工件长度跟直径直比大于20～25倍（L/d>20～25）时，称为细长轴。
2 Z: j0 x2 z" i6 _) Q x二、由于细长轴本身刚性差（L/d值愈大，刚性愈差），在车削过程中会出现以下问题：1 S( }0 ~; h4 o0 T- ?$ W
1、工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响其圆柱度和表面粗糙度。! ]3 ^# z1 b: S, }% I; R e% {
2、在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，；车削就很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡住。
9 x( m4 N, x4 Z1 ?因此，车细长轴是一种难度较大的加工工艺。虽然车细长轴的难度较大，但它也有一定的规律性，主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几何形状等三个关键技术，问题就迎刃而解了。
" ~5 D+ g+ r) r4 I6 ^三、使用中心架支承车细长轴
+ t# i; |# j5 o在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。一般车削细长轴使用中心架的方: I4 b5 Q0 G+ b4 B
法有：2 J1 P r* b- |8 Z1 v! z, }
1、中心架直接支承在工件中间 当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间，8 x5 u7 a \( o) n7 ^% z. p0 B
这样支承，L/d值减少了一半，细长轴车削时的刚性可增加好几倍。在工件装上中
0 e0 e( h U% w2 M8 M心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，表面粗糙度及圆柱
+ L) ]7 @) ?/ Y! j度误差要小，否则会影响工件的精度。车削时，中心架的支承爪与工件接触处应经
! e. I$ P1 A& k& c8 G常加润滑油。为了使支承爪与工件保持良好的接触，也可以在中心架支承爪与工件6 ?: U6 ?( y0 `/ t. M. L4 W: H' {
之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。
. u% c1 N2 B( J* r5 z# U+ }2、用过渡套筒支承车细长轴 用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难
. f8 r, b8 h* v! \& p的。为了解决这个问题，可加用过渡套筒的处表面接触，见图（9?2）。过渡套筒9 R6 ~' g2 m; U1 W) d( c" H5 P
的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与主
' ]" }7 O T' N+ Z; y轴旋转轴线相重合，即可车削。
% X3 O; z6 J4 q/ J; s四、使用跟刀架支承车细长轴: s2 x- }5 B3 H( k& I: U( ?
跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，跟刀架可以跟随车刀移动，抵消径向切
& K) {( e* k x% g1 r削时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和减小表面粗糙度。, s$ e8 ^, t# F- m1 ?
从跟刀架的设计原理来看，只需两只支承爪就可以了（图9--4），因车刀给工件的, L) E7 ]- X; s
切削抗力F`r，使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。但是实际使用时，工件本身有一个向下重力，以及工件不可避免的弯曲，因此，当车削时，工件往往因离心力瞬时离开支承爪、接触支承爪而产生振动。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由车刀抵住，使工件上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。因此车细找轴时一个非常关键的问题是要应用三个爪跟刀架。/ [+ y% y& Q5 u, e& M4 l/ }% J7 E. O. [
五、减少工件的热变形伸长9 P2 }* N( O: Q4 k
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，这就叫“热变形”。
" N! Q" q7 G* `' q% b. X( F! s3 v在车削一般轴类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，总
" q: V6 [ e' Q1 f; e1 u0 E: V伸长量长，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。
+ `% B7 d. ~6 D( ] △L=aL△t 1 Y$ p9 C* @+ d6 `! b Z: N" g* z( b
式中 a?材料线膨胀系数，1/℃；1 v: I* }% o. t! c! \1 m
L?工件的总长，mm；
* N9 G6 o- g- v/ R6 L△t?工件升高的温度，℃。$ N+ u1 {; U3 N" d; v5 h2 e. k
常用材料的线膨胀系数，可查阅有关附录表。( ]$ g1 ?% m: u: ]6 W
例 车削直径为25mm，长度为1200mm的细长轴，材料为45钢，车削时因受/ x9 h& _0 L$ u/ q
切削热的影响，使工件由原来的21℃上升到61℃，求这根细长轴的热变形伸长量。
! |) o" ?! k& A8 ] a* [' |4 z' N解 已知L=1200mm;△t=61℃－21℃=40℃;查表知，45钢的线膨胀系数a=11.59×10-6 1/℃
2 u4 p2 {, |5 r* P根据公式（9.5）得：2 J; u- c, @: Q
△L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm
7 S9 p+ K* ?" a T. v& J$ {从上式计算可知，细长轴热变形伸长量是很大的。由于工件一端夹住，一端顶住，9 i: V+ G! r. L. M8 N
工件无法伸长，因此只能本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲后，车削就很难进. N' n5 {0 e/ l$ F! C" s2 o
行。减少工件的热变形主要可采取以下措施：
3 t7 i, F. L+ E, B+ ]# N1 y1、使用弹性回转顶尖 用弹性回转顶尖加工细长轴，可有较地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。: s- O: Q& h+ X8 s
2、加注充分的切削液 车削细长轴时，不论是低速切削还是高速切削，为了减少工件的温升而引起热变形，必须加注切液充分冷却。使用切削液还可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。
* y$ a j; D% B! o+ ~$ f3、刀具保持锐利 以减少车刀与工件的摩擦发热。
" D1 Q& @# x) V4 Y普通车床必须做工装，数控车也可以，根据数量制定工艺吧。
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% O4 Z& L1 T( V[ 本帖最后由 zf511 于 2009-12-3 16:58 编辑 ] |
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