0 引言 轴类部件是机械加工中常见的部件，通常把半径20mm 以上的轴类部件称为细长轴，细长轴被广泛应用于工业生产，如发动机的凸轮轴、牵引张架、轻杆、车床的杆、卫星天线杆等，此外还有很多纺织、造纸、印染机等领域中使用轴类部件。 细长轴类部件虽然形状简单，但在切削机过程中由于其长度较长，在切削力的作用下会弯曲，破坏工件和刀的相对位置，导致加工后存在加大的误差，因此细长轴的加工是机械加工的难点。 在加工细长轴类部件的过程中，解决上述问题主要是由操作人员积累的经验，这对操作人员的技术素质要求很高，需要操作人员正确选择机床和辅助工具、精确算出切削参数，如果选择不好，会影响到零部件的加工精度。根据调查研究，对多个不合格的轴类部件进行检查，发现传统的加工方法生产效率低、工人劳动强度高、产品质量不稳定、易发生废品、增加加工成本，不符合现代生产的要求。随着科技的发展，工业生产对零部件的加工精度要求越来越高，对细长轴产品质量的要求很高，不仅要求光滑，而且还对细长轴表面的防腐、耐磨性、抗疲劳性等都有较高的要求，因此如何提高细长轴的加工质量，特别是细长轴的加工方式，成为摆在操作人员面前的一道难题。细长轴类部件广泛应用于工业生产领域，需求量非常大，为了适应日益严格的加工要求，满足现代生产需求，必须对传统细长轴加工方法进行创新，改变传统方法并进行专业化生产。 传统的切削方式主要用于细长轴的加工阶段，传统切削方式不但容易在细长轴表面造成划痕，而且生产效率低、生产周期长、劳动强度高、加工成本高，并且切削发生过多次数产生的切削热使其在细长轴表面产生损伤，造成细长轴表面品质遭到破坏，随着损伤比例的增大，细长轴的强度会变得更低，如果切削过程中找不到正确的位置轴，并且由于采用切削力增加的作用，容易变形，对细长轴的加工会产生不可逆的影响。因此改革后的切削方法可以改善狭窄结构，增加振动和弯曲，提高加工精度，使用滚动法不仅可以减少细长轴的应力变化，还可以提高加工效率，改善细长轴的表面粗糙度，强化细长轴的表面品质。 1 工艺分析 1.1 加工细长轴的准备工作 平衡主轴的中心线和车床尾部的中心线以及轨道的整体长度，每一个架子上都要根据导座的磨损程度，在加工前调整车床位置，根据刀架的框架，刀架的中心应与框架的中心相同。先调整支撑工具，然后调整上下支撑工具，慢慢接触部件，然后将刀架牢牢固定在鞍子上，将刀架放在后面，沿着刀架移动，可以抵消反作用力，增加细长轴强度和提高细长轴精密度，可以防止变形。 1.2 选择合适的装夹方式 如果细长轴夹在两个中心，那么细长轴会因重力作用而弯曲，中心和中间的孔不能接触。为了减少细长轴的锯齿形状，采用一种固定方式，采用弹性顶尖并以弹性活动中心。 1.3 刀具及辅助工具的选择 为了提高细长轴的质量，要在刀具的选择和辅助刀的方向上采取措施，加工细长轴的刀一般采用耐磨性强的合金车刀，刀刃要磨直，一般情况下，主片角为60°-70°，前角为 60°，前角为 15°，正方角范围为 3°-10°，这样可以减少切削力，提高细长轴的表面质量。为了提高辅助切削刀的强度，在切削过程中防止锯齿形变形，使用刀架、中心、支架、中间框架等辅助刀具可以削去细长轴的剩余部分，正确的辅助工具对于提高切削过程非常重要，刀架是加工细长轴必不可少的夹具。在此过程中我们还应该注意防止工件各部分受到的力不均衡导致部件的中心移动，防止加工精度的降低。 1.4 切削方法的优化选择 用对刀切削方式切时，后面的两个刀架固定在车床上，前面的刀架上设置了一个刀架，然后一个刀架被反方向的拉杆带动，这两个刀架可以同时前进，在加工过程中，用45°限制两个刀架的开合角度。还有一种切削方法是单刀切削，用两刀的径向和单刀的力量相抵消，保证了切削稳定性，减少了加工误差。 1.5 合理选择切削用量 在切削过程中，不同的切削参数影响着切削热和切削力，会导致加工细长轴时产生变形。随着切削深度的增加、切削力和切削热的增加，同时会导致细长轴的热变形和应力增加。 从提高切削效率的角度来看，供给量的增加会比切削增加更明显，切削速度的增加会降低切削力。另外，随着切削速度和切削温度的增加，切削机器和零部件之间的摩擦减少了，但是过快的切削速度会因离心力的作用而使得细长轴形成锯齿状，破坏稳定性，因此切削速度要在合理的范围内进行调整。 2 影响因素 2.1 切削力的作用 机床加工过程中，切削力可分为轴向切削力、径向切削力，根据切削力不同，对细长轴弯曲变形的影响也不同。在径向切削力垂直通过细长轴的水平面时，由于细长轴的刚性较弱，半径的力量可以弯曲细长轴，使水平面内弯曲，将轴向切削力和细长轴平行，形成工件弯曲的力矩。力对部件的弯曲变形不明显，所以可以忽略，但由于细长轴强度和稳定性下降，因此当剪切力超过一定值时，细长轴会发生轴向弯曲和径向弯曲现象。 2.2 切削热的作用 由于机床加工过程中会受到切削热的影响，零件会随着温度升高而逐渐变长，被称为“热变形”。一般轴类部件的切削加工不考虑热变形的影响，但在加工细长轴类零件时，作业槽由于细长轴比较长，必须考虑到热变形的影响，加工过程中受到切削热的影响细长轴一旦弯曲，就很难转动。 当车床加工细长轴时，由于车床的使用而支持部件的两个支承块对部件施加不正当的压力时，会使细长轴弯曲并进一步影响加工的精度。如果压力太小或不接触，工件给切削机构让座，会增加切削直径；如果压力过大，部件压在刀具上会导致增加切削深度，切削直径变小，刀架运动会将支撑块与小直径外圆分离，这样一来，细长轴就会产生连续的、规律的变化，如“竹”形状，难以进行切削加工，很难获得好的表面粗糙和几何形状。因此，细长轴的加工问题实际上是控制切削力和切削热的问题。 3 改进措施 3.1 力具因素的改进 刀具是影响细长轴加工的重要因素，因为细长轴的长度很长，所以很难保证同轴的长度，为了保证轴左右两侧的相关部件是同轴的，建议操作人员采用“一夹一顶”的装夹方式。如果轴的中部薄，用“夹层”的方法进行定位。为了减少细长轴长度和切削力，为了探究细长轴的弯曲变形的原因，我们采用传统的刀架和中心框架，这种方式增加了细长的轴强度，还增加切削力对细长轴的影响。为了使影响有效减小，表面处理的主要方法是满足精密要求，采用粗精密的机床，保证轴与轴承的正常结合；也可选择两个车刀进行加工，并选择两个车型进行加工，前车刀前设，后车刀后置，产生两个车刀的刀路方向使得切削力相互抵消，细长轴不易变形，加工精度高，适合批量生产。并且为了提高工艺系统的强度，细长的加工需要使用较高的切削速度、小的背吃刀量和进给量的办法。 3.2 热因素改进 采取下列措施，可以减少零件的热变形。①用弹性车床加工细长轴可补偿零件的热变形，工件不易弯曲，切削可顺利进行。②为了减少零件温度上升而产生的热变化，必须充分冷却切削液，因为使用冷却后的切削液可以防止工具对部件的协调，提高工具的使用寿命和部件的加工质量。③为了降低切削热，车刀可以选择较大的前角。 3.3 切削用量选择是否合理 在切削过程中，切削力和切削热的大小不同，机床细长轴的变形也不同。随着切削深度的增加，机床切削时产生的切削力和切削热增加，增加了细长轴的应力和热变形，操作人员应该最大限度地减少切削深度。从提高切削效率的角度来看，扩大供给比例和切削深度能够提高切削效率和切削速度并有利于降低切削力。因为切削速度和切削温度升高，刀具和部件之间的摩擦力减少，提高了细长轴的压力变形的可能性，因此如果切削速度过高，在长鼓轴的离心力的作用下，会出现弯曲等现象破坏坏切削过程的稳定性，所以切削速度必须在一定范围内进行控制，长度较大的部件应适当降低切削速度。 4 结论 由于细长轴的特性，在且削时产生的应力和热变形的变化，很难保证细长轴的加工质量，因此通过适当的夹具和先进的加工方法，可以保证细长的加工质量。笔者认为以下几点值得研究： ①研究高性能专用切削产品，提高刀的耐磨性和加工效率，降低切削能力和刀的磨损度，提高细长轴的加工精度。 ②利用计算机模拟技术构建了一种细长轴的动力学模式，研究了应力和切削热的传导及变形之间的关系。 ③建立细长轴加工材料数据库，提高细长轴加工效率。 [1]卢秀春，韩雪艳，杨文浩，等.不锈钢超细长轴表面滚压加工工艺参数研究[J].机械设计与制造，2006（12）：55-56. [2]王海龙.细长轴加工工艺研究[J].时代农机，2017，44（4）：37. [3]王彩霞，张军妮.一种钛合金细长轴零件的加工工艺研究[J].机床与液压，2011（10）：42-44. [4]马伏波，陈树峰，MAFubo，等.细长轴车削加工工艺路线的研究[J].机床与液压，2013（17）：32-33. [5]巩克云.细长轴表面滚压加工有限元分析及工艺参数研究[D].燕山大学，2002. 0 引言轴类部件是机械加工中常见的部件，通常把半径20mm 以上的轴类部件称为细长轴，细长轴被广泛应用于工业生产，如发动机的凸轮轴、牵引张架、轻杆、车床的杆、卫星天线杆等，此外还有很多纺织、造纸、印染机等领域中使用轴类部件。细长轴类部件虽然形状简单，但在切削机过程中由于其长度较长，在切削力的作用下会弯曲，破坏工件和刀的相对位置，导致加工后存在加大的误差，因此细长轴的加工是机械加工的难点。在加工细长轴类部件的过程中，解决上述问题主要是由操作人员积累的经验，这对操作人员的技术素质要求很高，需要操作人员正确选择机床和辅助工具、精确算出切削参数，如果选择不好，会影响到零部件的加工精度。根据调查研究，对多个不合格的轴类部件进行检查，发现传统的加工方法生产效率低、工人劳动强度高、产品质量不稳定、易发生废品、增加加工成本，不符合现代生产的要求。随着科技的发展，工业生产对零部件的加工精度要求越来越高，对细长轴产品质量的要求很高，不仅要求光滑，而且还对细长轴表面的防腐、耐磨性、抗疲劳性等都有较高的要求，因此如何提高细长轴的加工质量，特别是细长轴的加工方式，成为摆在操作人员面前的一道难题。细长轴类部件广泛应用于工业生产领域，需求量非常大，为了适应日益严格的加工要求，满足现代生产需求，必须对传统细长轴加工方法进行创新，改变传统方法并进行专业化生产。传统的切削方式主要用于细长轴的加工阶段，传统切削方式不但容易在细长轴表面造成划痕，而且生产效率低、生产周期长、劳动强度高、加工成本高，并且切削发生过多次数产生的切削热使其在细长轴表面产生损伤，造成细长轴表面品质遭到破坏，随着损伤比例的增大，细长轴的强度会变得更低，如果切削过程中找不到正确的位置轴，并且由于采用切削力增加的作用，容易变形，对细长轴的加工会产生不可逆的影响。因此改革后的切削方法可以改善狭窄结构，增加振动和弯曲，提高加工精度，使用滚动法不仅可以减少细长轴的应力变化，还可以提高加工效率，改善细长轴的表面粗糙度，强化细长轴的表面品质。1 工艺分析1.1 加工细长轴的准备工作平衡主轴的中心线和车床尾部的中心线以及轨道的整体长度，每一个架子上都要根据导座的磨损程度，在加工前调整车床位置，根据刀架的框架，刀架的中心应与框架的中心相同。先调整支撑工具，然后调整上下支撑工具，慢慢接触部件，然后将刀架牢牢固定在鞍子上，将刀架放在后面，沿着刀架移动，可以抵消反作用力，增加细长轴强度和提高细长轴精密度，可以防止变形。1.2 选择合适的装夹方式如果细长轴夹在两个中心，那么细长轴会因重力作用而弯曲，中心和中间的孔不能接触。为了减少细长轴的锯齿形状，采用一种固定方式，采用弹性顶尖并以弹性活动中心。1.3 刀具及辅助工具的选择为了提高细长轴的质量，要在刀具的选择和辅助刀的方向上采取措施，加工细长轴的刀一般采用耐磨性强的合金车刀，刀刃要磨直，一般情况下，主片角为60°-70°，前角为 60°，前角为 15°，正方角范围为 3°-10°，这样可以减少切削力，提高细长轴的表面质量。为了提高辅助切削刀的强度，在切削过程中防止锯齿形变形，使用刀架、中心、支架、中间框架等辅助刀具可以削去细长轴的剩余部分，正确的辅助工具对于提高切削过程非常重要，刀架是加工细长轴必不可少的夹具。在此过程中我们还应该注意防止工件各部分受到的力不均衡导致部件的中心移动，防止加工精度的降低。1.4 切削方法的优化选择用对刀切削方式切时，后面的两个刀架固定在车床上，前面的刀架上设置了一个刀架，然后一个刀架被反方向的拉杆带动，这两个刀架可以同时前进，在加工过程中，用45°限制两个刀架的开合角度。还有一种切削方法是单刀切削，用两刀的径向和单刀的力量相抵消，保证了切削稳定性，减少了加工误差。1.5 合理选择切削用量在切削过程中，不同的切削参数影响着切削热和切削力，会导致加工细长轴时产生变形。随着切削深度的增加、切削力和切削热的增加，同时会导致细长轴的热变形和应力增加。从提高切削效率的角度来看，供给量的增加会比切削增加更明显，切削速度的增加会降低切削力。另外，随着切削速度和切削温度的增加，切削机器和零部件之间的摩擦减少了，但是过快的切削速度会因离心力的作用而使得细长轴形成锯齿状，破坏稳定性，因此切削速度要在合理的范围内进行调整。2 影响因素2.1 切削力的作用机床加工过程中，切削力可分为轴向切削力、径向切削力，根据切削力不同，对细长轴弯曲变形的影响也不同。在径向切削力垂直通过细长轴的水平面时，由于细长轴的刚性较弱，半径的力量可以弯曲细长轴，使水平面内弯曲，将轴向切削力和细长轴平行，形成工件弯曲的力矩。力对部件的弯曲变形不明显，所以可以忽略，但由于细长轴强度和稳定性下降，因此当剪切力超过一定值时，细长轴会发生轴向弯曲和径向弯曲现象。2.2 切削热的作用由于机床加工过程中会受到切削热的影响，零件会随着温度升高而逐渐变长，被称为“热变形”。一般轴类部件的切削加工不考虑热变形的影响，但在加工细长轴类零件时，作业槽由于细长轴比较长，必须考虑到热变形的影响，加工过程中受到切削热的影响细长轴一旦弯曲，就很难转动。当车床加工细长轴时，由于车床的使用而支持部件的两个支承块对部件施加不正当的压力时，会使细长轴弯曲并进一步影响加工的精度。如果压力太小或不接触，工件给切削机构让座，会增加切削直径；如果压力过大，部件压在刀具上会导致增加切削深度，切削直径变小，刀架运动会将支撑块与小直径外圆分离，这样一来，细长轴就会产生连续的、规律的变化，如“竹”形状，难以进行切削加工，很难获得好的表面粗糙和几何形状。因此，细长轴的加工问题实际上是控制切削力和切削热的问题。3 改进措施3.1 力具因素的改进刀具是影响细长轴加工的重要因素，因为细长轴的长度很长，所以很难保证同轴的长度，为了保证轴左右两侧的相关部件是同轴的，建议操作人员采用“一夹一顶”的装夹方式。如果轴的中部薄，用“夹层”的方法进行定位。为了减少细长轴长度和切削力，为了探究细长轴的弯曲变形的原因，我们采用传统的刀架和中心框架，这种方式增加了细长的轴强度，还增加切削力对细长轴的影响。为了使影响有效减小，表面处理的主要方法是满足精密要求，采用粗精密的机床，保证轴与轴承的正常结合；也可选择两个车刀进行加工，并选择两个车型进行加工，前车刀前设，后车刀后置，产生两个车刀的刀路方向使得切削力相互抵消，细长轴不易变形，加工精度高，适合批量生产。并且为了提高工艺系统的强度，细长的加工需要使用较高的切削速度、小的背吃刀量和进给量的办法。3.2 热因素改进采取下列措施，可以减少零件的热变形。①用弹性车床加工细长轴可补偿零件的热变形，工件不易弯曲，切削可顺利进行。②为了减少零件温度上升而产生的热变化，必须充分冷却切削液，因为使用冷却后的切削液可以防止工具对部件的协调，提高工具的使用寿命和部件的加工质量。③为了降低切削热，车刀可以选择较大的前角。3.3 切削用量选择是否合理在切削过程中，切削力和切削热的大小不同，机床细长轴的变形也不同。随着切削深度的增加，机床切削时产生的切削力和切削热增加，增加了细长轴的应力和热变形，操作人员应该最大限度地减少切削深度。从提高切削效率的角度来看，扩大供给比例和切削深度能够提高切削效率和切削速度并有利于降低切削力。因为切削速度和切削温度升高，刀具和部件之间的摩擦力减少，提高了细长轴的压力变形的可能性，因此如果切削速度过高，在长鼓轴的离心力的作用下，会出现弯曲等现象破坏坏切削过程的稳定性，所以切削速度必须在一定范围内进行控制，长度较大的部件应适当降低切削速度。4 结论由于细长轴的特性，在且削时产生的应力和热变形的变化，很难保证细长轴的加工质量，因此通过适当的夹具和先进的加工方法，可以保证细长的加工质量。笔者认为以下几点值得研究：①研究高性能专用切削产品，提高刀的耐磨性和加工效率，降低切削能力和刀的磨损度，提高细长轴的加工精度。②利用计算机模拟技术构建了一种细长轴的动力学模式，研究了应力和切削热的传导及变形之间的关系。③建立细长轴加工材料数据库，提高细长轴加工效率。参考文献：[1]卢秀春，韩雪艳，杨文浩，等.不锈钢超细长轴表面滚压加工工艺参数研究[J].机械设计与制造，2006（12）：55-56.[2]王海龙.细长轴加工工艺研究[J].时代农机，2017，44（4）：37.[3]王彩霞，张军妮.一种钛合金细长轴零件的加工工艺研究[J].机床与液压，2011（10）：42-44.[4]马伏波，陈树峰，MAFubo，等.细长轴车削加工工艺路线的研究[J].机床与液压，2013（17）：32-33.[5]巩克云.细长轴表面滚压加工有限元分析及工艺参数研究[D].燕山大学，2002.

文章来源：铝加工 网址: http://ljg.400nongye.com/lunwen/itemid-21515.shtml

上一篇： 论外包环境下的图书加工质量控制策略
下一篇： 机械工业论文_基于最大Lyapunov指数Elman-决策树的故障预警方法