细长轴加工精度的控制对策研究
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摘 要：当前，我国的机械加工水平得到了大幅度提升，因此社会对生产加工也提出了更高的要求，尤其对加工精度要求更为严格。在细长轴的加工过程中，由于受到各种因素的影响，存在着加工质量问题，从而影响了工件的质量。本文主要对细长轴加工质量问题和影响加工精度的因素进行了分析，然后提出了细长轴加工精度控制的措施，希望有助于实际的发展。
关键词：细长轴;加工精度;影响因素
中图分类号：TG51 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）04-0043-02
Research on Control Strategy of Machining Accuracy of Slender Shaft
CHEN Shengqiang
（Zhengzhou Technician College，Zhengzhou Henan 450006）
Abstract： At present， China's level of mechanical processing has been greatly improved， so the society has put forward higher requirements for production and processing， especially on the requirements of processing accuracy. In the process of processing slender axle， due to the influence of various factors， there are processing quality problems， which affect the quality of the workpiece. This paper mainly analyzed the quality problems of slender shaft processing and the factors affecting the processing accuracy， and then put forward the measures to control the processing accuracy of slender shaft， hoping to contribute to the actual development.
Keywords： slender shaft;machining accuracy;influencing factors
目前，工件加工中采用車削和磨削的方式已很难满足细长轴工件加工要求，工件的精度、加工效率和质量都很难得到保障。在细长轴的加工中，对工件加工要求较高，因此，企业需要做好精度控制的工作，避免受到不良因素影响造成加工精度得不到有效控制的现象。
1 细长轴加工质量问题和影响加工精度的因素
1.1 细长轴加工质量问题
从细长轴的加工现状可以看到，其中还存在着一些质量问题，如加工变形的质量问题。细长轴工件的切削加工过程中，会受到刀具不同方向的作用力。在加工时，这些削力比较容易对细长轴工件产生扭矩，使得工件垂直平面产生弯曲，轴向力沿着轴线方向产生作用力对工件构成弯矩，使得径向力发生变化，从而造成细长轴的变形[1]。此外，由于自动下垂造成的弯曲，在高速旋转时会出现质量问题。
1.2 细长轴加工精度的影响因素分析
①自身特性和热度因素。细长轴加工精度影响因素是多样的，在加工过程中其自身的形状特性会使得加工发生振动，由于机械摆放位置的偏差等造成微变形，从而降低加工的精度。细长轴的散热性能相对较差，通常由于原始杆件经切削和淬火调质加工造成。切削过程中采用多种工具和工件发生摩擦，从而产生热量，造成细长轴加工的过程中温度升高，这一高温因素也较易造成工件的变形。
②长度因素。在细长轴加工过程中，其加工精度受到长度因素的影响，细长轴的长度越长，在实际加工过程中耗费的时间就越长，加工的难度也会增大，长度长会降低细长轴几何形状精度。所以，在细长轴的实际加工中，较易出现形状上的误差，最易出现的质量问题是竹节形和腰鼓形。竹节形产生的原因是加工时刀架和支承块对零件施加了较大的压力。此外，支撑爪压力大小也会对细长轴的加工精度产生影响[2]。如果力度较小就不能达到增加刚度的效果，力度过大会造成工件和车刀过度挤压，增大切削的深度，细长轴直径就会变小。产生腰鼓形的原因是车到工件中间位置细长杆出现弯曲变形，使得切削深度减小。
③机床精度和磨损因素。影响细长轴加工精度的因素体现在机床精度和磨损因素上，主轴回转精度因素方面，加工细长轴时主轴出现径向跳动，回转轴线相对刀具位置会出现变化，使得半径发生变化，从而影响细长轴的加工质量[3]。主轴出现摆动后，回转轴线相对于刀具在轴向和径向位置发生变化，从而影响工件圆度和圆柱度。从车床导轨几何精度的影响方面来看，导轨垂面纵向平直度发生变化，会影响刀具中心高度。刀尖位置下降之后工件半径会增加，从而会影响工件的加工精度。
④其他因素。加工过程中受到切削热的作用会出现弯曲变形、材料硬度不均、内部受力不均等问题，进而造成工件的变形。加工细长轴时，刀具和工件之间是相对运动的，摩擦力作用产生热量，在热量积累过程中细长轴温度会不断升高，当超过极限承受温度后会造成细长轴变形，对加工精度有很大的影响。细长轴的尺寸特征和热量的扩散能力差，使得刀具切削时热量扩散量小于聚集量。如果细长轴出现变形，高速旋转后弯曲会产生很大的离心力，很难保障车削正常工作。
2 细长轴加工精度控制措施
细长轴加工精度的控制较为关键，保障细长轴整体加工质量的措施，要从各个方面进行考虑分析。 ①科学地选择细长轴加工工艺。加工细长轴工件保障其加工精度，要充分重视工艺的选择。细长轴加工选择熱处理方法和切削用量等，要结合实际需要，切削深度控制过程中，要对细长轴有充分的了解。细长轴刚性差，毛坯弯曲和余量不均较易造成误差，其车刀前角大，为保障刀刃的强度，后角通常设置较小，6°～8°比较合适，装刀的过程中高于工件中心0.1～0.3mm，以提高加工工件的稳定性。具体加工细长轴时，刀刃倾角设置在3°能保持切削平稳，保证加工表面的光滑。细长轴工件加工走刀次数不能过少，可以结合实际需要增加走刀次数，有利于控制切削力和加工工件的稳定性。
②注重装夹方式的优化。保障细长轴加工的精度，需要在细长轴的加工中优化装夹方式。细长轴零件采用较为常用的一端卡盘一端顶尖装夹方式。顶尖的压力较大时，切削热就会造成工件伸长受阻，所以这种装夹方式易产生加工变形的质量问题。顶尖的压力较小时，很难保证切削稳定。因此，需要改进装夹方式，装夹基面和顶尖孔定位不一致易出现弯曲，通过在工件以及三爪卡盘间增钢丝圈，使得卡爪和工件线性接触，有助于调节方向。
③注重选择合适切削法和几何角度。加工细长轴的过程中，要充分控制好精度，将工件弯曲变形控制在合理范围，要求横轴方向上角度尽量小，合理控制刀具前角和主偏角，保障刀具有足够的强度，适当增加前角度数，减少加工中的误差。结合车削细长轴和其加工要求，选择合适的切削方法，采用反向进给车削的方法，向弹性顶尖方向压缩，最大程度上减小车削中的变形量，保障加工的精度和整体质量。
④科学选择辅具和刀具，保障加工精度。在细长轴的实际加工过程中，要充分注重辅具和刀具的科学选择，这也是影响加工精度的重要因素。因此，在加工工件的过程中，要减小主切削力和径向力，细长轴车刀选择使用硬质合金车刀，选用主偏角通常是在75°～90°，车刀前角通常很大，加大前角角度能减少切削变形的质量问题，提高刀刃强度。在辅具的选择过程中，要注重发挥其加工工件刚性的作用，避免细长轴加工切削时出现变形问题。
3 结语
在加工细长轴工件的过程中，要选择科学的应用方法，从多方面保障细长轴工件加工的整体质量。加工精度会受到多种因素影响，克服加工中出现的质量问题十分重要。通过对细长轴加工精度的影响因素分析，并提出控制措施，希望能为解决实际问题提供参考。
参考文献：
[1]梁云.浅谈细长轴类工件的车削[J].职业，2017（S1）：203.
[2]沈勇，郭辉.新型加工细长轴类工件的拉压式尾座机构装置[J].工具技术，2016（2）：74-76.
[3]高振山.浅谈细长轴类工件的磨削加工[J].机电信息，2018（6）：110-111.
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