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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
e$ [5 O1 u0 g7 z: R" g# n$ ^2 ]1 `一、细长轴的定义:
$ T+ w# Q8 r7 G9 ?: V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。
/ U! }* a) Z2 K, ~5 Z3 y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:4 K' _& Q3 p- a* z0 Q; v2 Z
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。
0 M }1 M/ R6 f9 b. v# y) [$ C( b2、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。
* E& V+ _' J7 h1 Z y4 L/ d; N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。* ]2 b8 _, s1 t, l* \
三、使用中心架支承车细长轴
' _; ~& [3 k7 c: @$ s3 v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" U+ ^7 Y- w2 P/ U T m6 }9 m
法有:
- z1 t( ^% m1 D6 s1、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,
( a1 I9 }+ A, c1 R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 `2 s: g9 A6 m& R
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
+ ]& I! Q. Q3 k$ 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8 E$ G5 n" P( P: b0 Y
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
* K6 B3 ^5 L3 {0 Q, d之间加一层砂布或研磨剂,进行研磨抱合。
. k' G }! V, H2、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9 i4 z7 w- e% T }. { q1 C8 E
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
* Z# ~9 ^9 G: K: {9 a: W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5 P1 K8 g2 F/ B% `. |# `
轴旋转轴线相重合,即可车削。/ T4 p3 {5 j5 x: H! k
四、使用跟刀架支承车细长轴! C5 h ~) B: V e# y, `7 L
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6 U* L/ I$ J% X3 `( `# h* @" g
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。
: z& P0 @" [) | 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, y1 o+ j0 t# `* R7 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。* a+ ^# B8 I4 K2 ]
五、减少工件的热变形伸长
- k" C) H) u8 U b4 A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”。
) { r1 D( l0 i; A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
% v5 C p# O5 x# l1 A) z; C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。
7 ~; l. J) U5 I$ d; E △L=aL△t
; Q" O9 A7 E( n3 U0 Z式中 a?材料线膨胀系数,1/℃;$ o0 ^7 t& D [! b6 H
L?工件的总长,mm;" T5 J5 h4 c& W3 ~. C6 e2 Q
△t?工件升高的温度,℃。/ k! U: R# u$ M/ H& j
常用材料的线膨胀系数,可查阅有关附录表。% G2 m( z+ h1 u; O) y, i2 H
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: }* c7 `: n9 [: N ^8 C2 `
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。
4 C8 [3 h8 R2 n0 g1 |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/℃
+ l9 i7 n0 K, _1 \7 Z5 C根据公式(9.5)得:
2 L' u- G9 _0 [7 @△L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm- K% l9 k# W* N1 L3 _' S {
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,' j; }. W8 o' S+ I% M
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
+ `, Y: i! x7 f8 d7 K6 b行。减少工件的热变形主要可采取以下措施:3 `. t- X8 z4 Q9 p# a
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。" p2 C3 t0 l# m5 z, y& Q: [8 h" D
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。9 \" Y! \( @- U `" D
3、刀具保持锐利 以减少车刀与工件的摩擦发热。: Q; E! ]6 l$ t) T# q! N
普通车床必须做工装,数控车也可以,根据数量制定工艺吧。) y7 @( f4 m! q9 w# _9 x3 [
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[ 本帖最后由 zf511 于 2009-12-3 16:58 编辑 ] |
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