引言

通常軸的長度與之直徑比大于20～25(即L/d≥20～25)的軸稱之為細長軸。而加工?35×4095、?10×1300長軸時，因徑長比達1:100至1:150左右，屬超細長軸加工。

超細長軸車削的工藝特點：①超細長軸剛性很差，車削時裝夾不當，很容易因切削力及重力的作用而發生彎曲變形，產生振動，從而影響加工精度和表面粗糙度。②超細長軸的熱擴散性能差，在切削熱作用下，會產生相當大的線膨脹。如果軸的兩端為固定支承，則工件會因伸長而頂彎。③由于軸較長，一次走刀時間長，刀具磨損大，從而影響零件的幾何形狀精度。④車超細長軸時由于使用跟刀架，若支承工件的兩個支承塊對零件壓力不適當，會影響加工精度。若壓力過小或不接觸，就不起作用，不能提高零件的剛度：若壓力過大，零件被壓向車刀，切削深度增加，車出的直徑就小，當跟刀架繼續移動后，支承塊支承在小直徑外圓處，支承塊與工件脫離，切削力使工件向外讓開，切削深度減小，車出的直徑變大，以后跟刀架又跟到大直徑圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直徑變小，這樣連續有規律的變化，就會把細長的工件車成“竹節”形。造成機床、工件、刀具工藝系統的剛性不良給切削加工帶來困難，不易獲得良好的表面粗糙度和幾何精度。

我們在實踐中，經過不斷摸索，采用各種車削裝置：如三支承塊跟刀架、彈性活絡頂針、墊塊、托架支承：車削中采用反向進給車削，配合以最佳的刀具幾何參數、切削用量、等一系列有效措施。提高了超細長軸的剛性，滿足了加工要求。使的加工的超細長軸效果良好，表面粗糙度達到Ra3.2以上，錐度誤差在工件全長4m 中僅0.04mm，橢圓度為0.01mm，彎曲度僅為0.15mm。且工效大大提高。

圖1 工件裝夾

圖2 跟刀架

1. 超細長軸車削裝置

1.工件夾裝

               i.   在卡盤夾緊工件的卡爪面墊入?4×20mm鋼絲，夾入長度為15～20mm，如圖1所示，使工件與卡爪之間為線接觸。

              ii. 在尾座裝置彈性活絡頂針，當工件發生彎曲變形或受熱膨脹時，頂針能作一定的軸向位移。

2.跟刀架結構

跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個支承爪，跟刀架可以跟隨車刀移動，抵消徑向切削時可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細長軸的形狀精度和減小表面粗糙度。從跟刀架的設計原理來看，只需兩只支承爪就可以了，因車刀給工件的切削抗力Fr，使工件貼住在跟刀架的兩個支承爪上。但是實際使用時，工件本身有一個向下重力，以及工件不可避免的彎曲，因此，當車削時，工件往往因離心力瞬時離開支承爪、接觸支承爪而產生振動。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由車刀抵住，使工件上下、左右都不能移動，車削時穩定，不易產生振動。因此車超細長軸時一個非常關鍵的問題是要應用三個爪跟刀架，結構如圖2所示。

             iii. 為使跟刀架保持良好的剛性，配備有三只支承塊(材料為QT60-2)，使其與工件研磨后緊密貼合。跟刀架支承塊與工件表面接觸不良，留有間隙，易造成工件中心偏離旋轉中心，從而產生多邊形。應合理選用跟刀架結構，正確修磨支承塊弧面，使其與工件良好接觸。切削運行時呈滑動配合，使工件保持在切削旋轉軸線上。

            iv.  在調整和修磨跟刀架支承塊后，如接刀不良，使第二次和第一次進給的徑向尺寸不一致，引起工件全長上出現與支承塊寬度一致的周期性直徑變化，在切削中出現輕度竹節形?？赏ㄟ^調節上側支承塊的壓緊力，使支承塊與工件保持良好接觸：通過調節中拖板手柄，改變切削濃度或減少車床大拖板和中拖板間的間隙：從而加以消除。

3.墊塊

除跟刀架裝置外，還可根據工件長度，在工件下面墊放不等距的木塊(在切削中隨放隨取，保證拖板正常進給)，木塊直接墊放在床身上其厚度以能輕微托牢工件為宜，木塊制成半圓弧凹坑，運行時加機油潤滑。這種墊塊還具有消振作用，如圖3所示。

4.托架支承對直徑較小的超細長軸，因裝夾、發熱等各種因素造成的工件偏擺，導致切削深度變化。可利用托架托架支承，如圖4所示，并改善托架與工件的接觸狀態。

 

圖5 反向走刀車削

圖6 粗車車刀

圖7 精車車刀

2 刀具設計

刀具幾何參數和切削用量選擇不當，造成切削力過大，發生彎曲變形和表面粗糙，工件裝夾不良，尾座頂尖與工件中心孔頂得過緊，在上述夾緊方式下，采用反向走刀車削，使工件受力后能向彈性頂針處伸縮，如圖5所示。

1.                               粗車刀

粗車用刀幾何形狀見圖6所示。

刀具特點：①主偏角較大，使徑向力Py減小，軸向力Px增大，能減少切削振動和彎曲變形：②前角g=15°～20°切削輕快：③斷屑槽磨成R 2.5～4mm，有良好的卷屑作用，并增大實際切削前角。

刀具材料：刀片牌號YT15，型號A117：刀桿45號鋼，調質HB220～250。

2.                               精車刀

精車車刀幾何形狀見圖7所示。

刀具特點：①具有較大前角，刀尖無倒棱，切削輕快，切屑呈鋁箔紙狀：②刀刃寬度大于走刀量1.3倍以上，可以修光工作表面：③有1.5°～2°刃傾角，切屑沿待加工表面排出：④刀刃必須研磨平直，表面粗糙度達Ra0.8以上。

刀具材料：刀片牌號W18Cr4V，熱處理HRC63～66；刀桿彈性刀排。

可磨出刀尖圓弧半徑，當工件長度與直徑比較大時亦可采用寬刃低速光車。

3.                               切削用量

粗車時：切削速度v=32m/min；走刀量f=0.3～0.35mm/r；切削深度ap=2～4mm。

精車時：切削速度v=1.5m/min；走刀量f=12～14mm/r；切削深度ap=0.02～0.05mm。