锥形细长轴的车削加工

细长轴的直径和长度之比(L/D)一般都大于20,车削时机床—工件—刀具工艺系统的刚性较差,工件极易弯曲且产生振动,特别是加工锥形部分刚度更差。另外,由于细长轴热扩散性差,切削过程中切削热使工件产生的线膨胀,也会使工件容易产生腰鼓形、麻花形、竹节形等缺陷,不易获得满意的表面粗糙度及几何精度。因此车削锥形细长轴时,关键是要提高工艺系统的刚度,这对刀具、机床、辅助工具和工艺方法均有较高要求。

图1工件尺寸图

如图1所示,细长轴的材料为45钢。由于长径比大,表面精度要求较高,锥形部分的车削难度较大,采用常规的加工方法很难满足质量要求。通过分析,设计人员制定了合理的工艺方案,有效避免了在加工圆柱外圆时受切削力影响产生的弯曲变形,增强了在加工锥形部分时工件的刚度,减小了加工过程中的振动,提高了锥形细长轴的加工质量,取得了良好的加工效果。

细长轴外圆的车削

在加工工件的f6-0.03外圆时,采用图2所示的装夹方法安装工件,为减小车削时工件的振动和弯曲变形,加工过程中采用了反向走刀的加工方法。

1.钢丝圈2.跟刀架3.工件4.弹簧顶尖
图2反向走刀车削装夹示意图

首先在工件3的外圆上套一开口钢丝圈1,使工件与卡爪间成线接触(钢丝圈起万向调节的作用),伸入卡盘用卡爪夹紧。

在工件的另一端钻一圆柱孔作顶尖孔,以使顶尖与圆柱孔成线接触,消除工件旋转时的蹩劲现象；尾座顶尖采用有伸缩性的弹簧顶尖4,这样工件可轴向伸缩,补偿切削热引起的膨胀。同时,跟刀架2配备三个支承爪,底部采用弹簧支承爪,支承爪的支承面与工件研配。切削过程中跟刀架三个支承爪与车刀组成两对径向压力,以平衡车削时产生的径向力。车刀主偏角k=75°～90°,前角g=15°～20°,并磨制圆弧形切削槽,以减小背向切削力,增大轴向切削力。

锥形部分的车削

锥形部分的车削需对卧式车床的转塔和横刀架进行改造(见图3)。

1.工件2.衬套3.叉形支承4.转塔5.车刀柄6.轴7.螺钉8.U形板9.螺柱10.平板
图3锥形部分的装夹及车削示意图

在横刀架上固定一块平板10,在平板10上以螺柱9为旋转中心安装一块可转动的U形板8,根据细长轴锥形部分的锥度将其旋转至要求后用螺钉7固定在平板10上。在U形板8上固定一根轴6,车刀柄5以其有衬套的孔在轴6上滑动。同时,在转塔4上固定一个叉形工件支承3,工件1通过叉形支承3的衬套2进入叉内,叉的内侧开有槽,车刀通过槽进入叉内进行车削。由于刀柄5也是固定在转塔4上的,当转塔4向机头推进时,车刀便将进入叉内的细长轴车成了图示的锥形。

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