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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3 u p: G: s/ x8 @
一、细长轴的定义:
& U1 l' B( }' E8 ^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。6 {5 ]& u( l, K- |0 F8 `
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:
. ]# o" M& X; s$ L1、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。
% T* U$ E; k7 B* N7 s: r# V: X6 C2、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。
% L2 F" }- j( g D) c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。
1 v# Z& g5 x4 b1 {5 o9 ?9 X* P* G三、使用中心架支承车细长轴) p: ~+ Z: d# H, o' A6 f1 S$ r
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0 f+ S7 Y# {) K* n3 E0 [
法有:3 K6 @3 N4 a. j/ m ?, B$ K
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,
) {2 N1 l% Z! X- B% _* o ^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
: M; B9 } G- K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9 ^# t* ?* |: B9 Z r
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
, c5 n: v3 w# {" H) Z: Q7 f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) w7 [. w7 T, O2 H
之间加一层砂布或研磨剂,进行研磨抱合。2 ?' v3 O. \! A) e' [$ a7 P1 u
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1 B6 J& c+ m0 Z, y 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9 ^5 ~- E6 T! E0 r) g) z( ~
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7 w; @" Z5 C8 }7 X, \
轴旋转轴线相重合,即可车削。
# Z! o$ m; r: N四、使用跟刀架支承车细长轴
4 }1 E6 p5 c* [' t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& S+ M3 Q1 h4 W# ~7 x6 |
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。
+ x7 W( `" @0 M5 G2 h 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
9 O9 k: u! M( C+ K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。" w# o- `& L7 \' u, l
五、减少工件的热变形伸长
; B3 D. C; _5 q: ^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”。. U6 p5 W+ O0 l0 F% Q
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+ @$ J, f/ q* ?/ t2 b6 o8 s$ n' Q( m
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。: B: b. V# j; y. [! g
△L=aL△t - X/ N4 U& ~" K! W/ M( e
式中 a?材料线膨胀系数,1/℃;, Y7 v8 }' C* I
L?工件的总长,mm;1 g0 l/ d% U2 r+ o
△t?工件升高的温度,℃。
6 g! v) m" Q, r3 J常用材料的线膨胀系数,可查阅有关附录表。6 ]; g3 Y U! d" D
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: Z4 p+ q- R! ?/ u; D
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。
( H u- k5 z1 ~! H" L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/℃9 x/ B; g3 r9 l; m' |( d1 S2 o
根据公式(9.5)得:) V0 ?+ \% U* z+ A2 v
△L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm
/ k g+ m9 A: \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,
# b8 f/ U$ F# W( Z% f( S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
9 Q' u( y/ ], t- ]: r P7 N行。减少工件的热变形主要可采取以下措施:
, C7 w+ e0 O0 E, J: ]1 m+ u9 ~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 P6 `$ K- v& O' j
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。
3 O; d. s0 X. A/ u) v; Z3、刀具保持锐利 以减少车刀与工件的摩擦发热。3 J7 f; N' `' E% h h
普通车床必须做工装,数控车也可以,根据数量制定工艺吧。
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+ ~ E* Q3 i+ k# ^& n2 F[ 本帖最后由 zf511 于 2009-12-3 16:58 编辑 ] |
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