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加工细长轴的方法,老师傅都收藏的经验

ftc高校技术联盟2018-05-15 21:31:14

一、细长轴的定义:

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。

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、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。
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。
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。


三、使用中心架支承车细长轴

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法有:
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,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,数控专业微信号cncdar表面粗糙度及圆柱度误差要小,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之间加一层砂布或研磨剂,进行研磨抱合。
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的。为了解决这个问题,可加用过渡套筒的处表面接触。过渡套筒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轴旋转轴线相重合,即可车削。

四、使用跟刀架支承车细长轴

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。 从跟刀架的设计原理来看,只需两只支承爪就可以了,因车刀给工件的切削抗力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。

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,这就叫“热变形”。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。
          △L=aL△t                  
式中a—材料线膨胀系数,1/℃;
       L—工件的总长,mm;
      △t—工件升高的温度,℃。
常用材料的线膨胀系数,可查阅有关附录表。
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。 
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/℃
根据公式(9.5)得:
△L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm
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,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
行。


减少工件的热变形主要可采取以下措施:
1、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。
2、加注充分的切削液 车削细长轴时,数控专业微信号cncdar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。
3、刀具保持锐利   以减少车刀与工件的摩擦发热。

六、合理选择车刀几何形状

车削细长轴时,由于工件刚性差,车刀的几何形状对工件的振动有明显的影响。选择时主要考虑以下几点:
1、由于细长轴刚生差,为减少细长轴弯曲,要求径向切削力越小越好,而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素,在不影响刀具强度情况下,应尽量增大车刀主偏角。车刀的主偏角取kr=80°~93°。
2、为减少切削烟力和切削热,应该选择较大的前角,取r0=15°~30°。
3、车刀前面应该磨有R11.5~3的断屑槽,使切削顺利卷曲折断。
4、选择正刃倾角,取入=3°使切削屑流向待加工表面,并使卷屑效果良好。
5、切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下,并要经常保持锋利。
6、为了减少径向切削力,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,取倒棱宽br1=0.5f。

七、车削细长轴的车刀

1、刀片材料为YT15硬质合金。
2、切削用量:粗车时,切削速度vc=50~60m/min;进给量f=0..3~0.4mm/r;切削深度ap=1.5~2mm。精车时,切削速度vc=60~100m/min;进给量 f=0.08~0.12mm/r ;切削深度ap=0.5~1mm.。
3、采用乳化液作切削液。
4、适用范围:适用于车削光杠、丝杆等细长轴。

 

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