車床加工細長軸技巧分享[轉]

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機械行業有句老話：車床怕車桿，銑床怕銑板，鉗工怕鑽眼;這個桿就是細長軸的簡稱，加工細長軸因其懸空長度長，切削中受切削力、離心力、夾緊力、自重力等4力影響，加上切削熱會產生彎曲變形，造成加工表面產生震刀紋、錐度、腰鼓形、竹節形、三稜形等缺陷，因其細長，保證尺寸精度較難，如長軸上再加工梯形螺紋等，強度還要減弱；所以加工細長軸/超細長軸很能考驗一個車工的綜合技術水平，也是車工高手的一個標配！

如你想成為高手，請耐心讀完，相信一定不會讓你失望！

細長軸類零件圖

細長軸定義：工件長度與之直徑比大於25(即L/d≥25)的軸為細長軸；工件長度與之直徑比大於50小於100的軸為超細長軸；實際長徑比：25<L/d>50比較多見，50<L/d>100單件比例高，一般在相應範圍內的車床上進行加工。

普通細長軸圖紙

原因分析：車削長軸受力變形的原因：1、細長軸軸身細長，剛性差；2、細長軸的散熱性差；3、工件高速旋轉，離心力大；4、長軸軸向尺寸長，加工時間長刀具磨損大；

加工細長軸裝夾示意圖

要決：筆者從事普車多年，加工細長軸要決歸納如下： 1.使用車床精度自檢；2.車頭往車尾反向進給車削；3.鋒利兼容一定強度的刀具參數；4.合適的切削用量選擇和應用；5.一夾一頂裝夾要點和應用；6.中心架、跟刀架、架箍等輔具應用；7.冷卻液要供液充分，有一定潤滑；8.加工順序粗/精/細車要分開；9.加工中須注意的的輕柔細節；

細長軸加工現場

舉例

精度自檢：以CW6130車床加工6米長軸為例，讓我們瞭解一下細長軸用普車加工的方法及流程； 首先檢查調節機床主軸精度和穩定性；使用CW6130，行程7米單刀架普通車床；操作者百分表自行檢測卡盤主軸精度，芯棒徑向跳動不大於0.01mm，軸向串動不大於0.015mm，尾座與主軸同心度0.03mm內，導軌精度每米0.1mm，使主軸中心和尾座頂尖中心線與導軌全長基本平行；如主軸精度超標，要調節和預緊主軸箱螺母間隙，如導軌精度差，只能發揮操作者主觀能力，熟悉掌握錐度方向來人為控制，保證車床精度會降低勞動強度； 2.檢查車床各電動機的振動，如電動機轉子旋轉不平衡及電磁力不平衡引起的振動；如皮帶輪、卡盤和工件不平衡引起的振動；變速操縱機構中的齒輪嚙合時的衝擊，三角皮帶的厚度不均勻，皮帶輪質量偏心，離和器控制的正反轉引起的振動；還有其它機床、鍛壓設備、火車、汽車等通過地基傳給車床的振動等等；嚴重的要調節，地面震動要切隔離地縫，總之是應用條件要好，可以事半功倍；

機床主軸回轉精度及其它精度自檢

工件的裝夾，使用一夾一頂應用事項；1.普車車長軸，裝夾有兩種：一種：細長軸的一端用卡盤夾緊，另一端用車床尾架頂尖支承(簡稱：一夾一頂)；另一種：細長軸的兩端均由頂尖支撐（兩頂）；2.一夾一頂與兩頂都有很大的加緊力，有較長的工件懸持力，但雙頂尖不如一夾一頂，雙頂尖軸向彈性不足，雖定位準確，但伸展性更差，只適於長徑比不大、加工餘量較小、同軸度要求較高的軸類零件；

頂尖裝夾及使用

頂尖使用要決，筆者採用一夾一頂的做法是：1.掌握頂尖的頂力手感要輕，手動後退時極易後退即可，鬆緊很輕，尾座手柄要隨時調隨時緊，防止頂尖套筒受力後退，保持頂尖位置不變；有個技巧就是：中心孔盡量大，中心孔需研磨，頂尖接觸面大受力也大，長時間加工中心孔定位精度不會變，有條件的可用彈性頂尖，能自動有效補償工件的熱變形伸長量；2.加工中每10分鐘左右需輕微手動松調頂尖，以用來釋放軸向伸展變形；操作者無需停車，頂尖手動要輕微感受一下，緊就退一下，松就加一點，反覆幾次就能很好掌握；3.強烈推薦四爪夾持：使用四爪卡盤代替三爪卡盤，四爪力大，長度方向懸持強，4個方向加緊不易變位；三爪力弱，3個方向加緊，隔夜會變位置；使用四爪，夾持工件長度不要超過60mm，需注意：夾持部分為車過的光整面，不易別勁，接觸點好；

充分的切削液來降低切削熱

降低切削熱：水泵供液一定充分，切削中的切削熱會引起工件熱伸長，導致長軸受軸向擠壓而彎曲，降低切削熱比須使用切削液，噴淋要充足，液體要覆蓋整個工件加工區和刀體，液體有較大流速，快速帶走大量熱能，保持工件和車刀刀體常溫狀態，這一點比較重要，供水槽無漏水，保持良好的水循環；少了要及時停車補充，一般採用乳化液，若使用高速鋼加工可使用硫化油切削液；

鍛造的細長軸毛坯料，余量確認是關鍵

工件的毛胚要求及注意事項：工件裝夾完畢，需檢查毛胚余量及毛胚彎曲度，首先要確定粗車第一刀要車掉黑皮，這樣跟刀架才能跟刀使用；第一刀切削深度不能太大，控制在雙邊5mm左右，彎曲較大不能滿足以上要求的毛胚，需要用熱校法校直棒料，不宜冷校直，忌錘擊；切記不可存在勉強車起，要保證足夠粗車余量車起黑皮，因為粗車削中肯定會加大彎曲，能車光的表面反而沒車起來，為跟刀架帶來困難；

使用中心架車細長軸

中心架/過渡套/應用要點：中心架在細長軸中有2個作用：1.一夾一架用來車端面，打制中心孔，研磨中心孔，車兩端直口；2.可分段車削軸身，中心架可直接支承在工件中間；這種支承，長徑比減少一半，即減少了軸與支承的跨距，工件剛度增加，能有效降低軸加工時的彎曲變形；實際應用中：會用過渡套在工件中間車出架位圓來，然後把中心架再移到工件架位上；過渡套有要求，外圓圓度不得大於0.02mm，否則工件車出來也是不圓，所以過渡套需要上車床加工一下外表面；保證找正時過渡套跳動不大於0.03mm； 中心架的裝夾方法一夾一頂上中心架，允許調頭接刀車削工件；中心架導柱上安裝有支撐頭，與跟刀架所用材料相同，都可以拆卸支撐頭在下文跟刀架中作詳細描述；3.中心架的操作程序是，將中心架固定在床身後，在工件旋轉狀態下，先使下部兩支承爪均勻觸及工件支承面後鎖緊，再緊扣上蓋，調節上支承爪位置．合適後鎖緊。支承爪應施力均勻，鬆緊適度；支承面與主軸旋轉中心同軸；

使用跟刀架車細長軸

跟刀架應用要點：（1）一般跟刀架固定在床鞍上，有兩個或三個支承爪，可跟隨車刀移動，抵消徑向切削力，增加工件剛度，可提高長軸的形狀精度和表面粗糙度；是加工細長軸必不可少的附具；跟刀架不論2爪/3爪，其中心必須與卡盤、尾座頂尖處於同一中心上（如圖3-2）。（2)為保證支撐頭與工件外圓有良好的接觸弧面，可將圓柱鉸刀或圓柱銑刀夾持在卡盤上，對支撐頭進行修正，支撐頭材料有鑄鐵/黃銅/尼龍1010/膠木/聚乙烯等材質，為了提高效率還有拿軸承做的支撐輪；鑄鐵和黃銅適合粗車外圓，尼龍/膠木/聚乙烯適合精加工外圓;另外可先在車頭工件位置上車好一小段外圓，旋轉工件，使3個支撐頭與工件外圓做干磨，干磨後中間加砂布再精細研磨支撐頭，保證最大的吻合弧面；上述材料磨損較小，都能保證加工精度，不會研傷工件表面，能提高工件表面的光潔度；(3) 工件自身有一個向下重力,所以工件不可避免的彎曲，加工長軸時推薦採用三支柱跟刀架，注意其各腳爪面有80%～90%的部位保持接觸良好，其壓力大小由操作者手感控制，不得過緊或過松：過緊，工件隨著走刀會產生竹節形誤差；過松，工件容易跳動產生橢圓形、三菱形、等誤差；

兩爪跟刀架和三爪跟刀架外形圖

4.跟刀架跟刀行駛時，車刀與後面的支撐頭距離盡量近些，車刀刀尖高度高於中心0.2mm，粗車第一刀時一般切削深度較大，為防止跟刀尺寸忽大忽小，操作者需隨時手動調節支撐頭壓力，另外操作者要用外卡鉗隨時測量工件外徑，中途不停車，做一些進退刀微調節，跟刀架第一刀目的就是去掉黑皮和彎曲量，尺寸允許有較大變化，後面第二刀/第三刀就會平穩下來，彎曲度會逐漸校正；（5）跟刀接觸壓力過小或不接觸，就不起作用，不能提高零件剛度；若壓力過大，零件壓向車刀，切削深度增加，車出的直徑就小，繼續移動後，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，車出的直徑會變大，到跟刀架跟到大直徑圓上，又把工件壓向車刀，使車出的直徑變小，這樣反覆變化，會把工件車成「竹節」形；此時，要退刀，可減慢一檔速度加工，以粗加工時常見；（6）長軸加工，跟刀架使用是關鍵，操作者在加工中要保持較高注意力，不可分心，右手要隨時觸摸支撐頭手輪，輕微調節壓力，並輕微感受尾座頂緊力，適當調節，粗車時會緊張些，操作者要不斷觀察調節各方壓力，半精車後變形微小，調節基本上就少了；經過反覆觸摸感受手輪壓力，跟刀架是很好掌握的；三爪跟刀架可以使用較高的速度切削；一夾一頂上跟刀架，不允許調頭接刀車削；

細長軸反向進給加工，降低振動

採用反向進給車削：反向進給就是在床頭工件位置，用尖刀車出空位，能安裝跟刀架，然後刀具從床頭到床尾方向作切削運動。常規的切削方向使尾座的頂緊軸向力與切削軸向力Px方向一致，加劇了細長軸的彎曲。若反向進給，其軸向分力對工件會產生拉力，使工件已加工部分軸向拉伸，與工件變熱伸長方向一致，反向相對於正向進給，平穩性和抗振性還要好；如配合彈：性頂尖可顯著降低變形；

合理選用車刀角度，此是90度刀

合理選擇車刀幾何形狀：車削講究「三分技巧七分刀」，合理選擇刀具角度是實現穩定切削的關鍵：1.前角r0。 隨著前角的增大,振動會隨之下降,但在切削速度較高的範圍內,前角對振動的影響將減弱；由於細長軸車削速度一般不會太高,故而粗加工中取r0=20°,精車時取r0=25°；2.主偏角Kr。主偏角Kr對振動強度有影響,當切削深度和進給量不變時,隨著主偏角的增大,振幅將逐漸減小,這是因為徑向切削力減小了,同時實際切削寬度aw將減小；粗車削長軸時刀具取Kr=75～80°,精車時取Kr=85～90°來進行切削,可避免或減小振動。在不影響刀具強度的情況下應盡量增大主偏角，可以用主偏角Kr=90°的刀具，裝刀時可裝夾成85°～88°角度，效果一樣理想；3.後角a0。一般後角對切削穩定性無大影響,但當後角減小到2～3°時,振動會有明顯減弱,現實中後刀面有一定程度的磨損後,也會有顯著的減振作用。4.刀具圓弧半徑rs。刀尖圓弧半徑rs增大時,徑向分力也隨之增大,為避免自振，rs越小越好。但隨rs的減小,將會使刀具壽命降低,同時不利於表面粗糙度的改善；故加工中,斷屑槽寬度應取R1.5～3,刀尖圓弧r=0.5；（5）刀具應用中，跟刀加工要切實保證斷屑，以利排屑順暢，長屑會嚴重損傷跟刀架；刀具應保持銳利以減小刀具與工件的摩擦，鋒利之時也要兼容一定刀具強度，切削速度不可過快，合金刀頭打了不僅會使工件瞬間輕微彎曲，合金頭鑲進工件表面會造成二次刀具傷害；

切削用量的三要素圖

合理選擇切削用量可降低變形：（1）切削深度(t) 在工藝系統剛度確定的前提下，隨切削深度的增大，車削時產生的切削力、切削熱也隨之增大，那麼長軸的受力、受熱變形也增大。應盡量減少切削深度，筆者建議：粗車雙邊6mm內，半精車雙邊2~3mm內，精車雙邊0.5~1mm內；（2）進給量(f) 進給量增大會使切削厚度增加，切削力增大。從提高切削效率的角度來看，增大進給量比增大切削深度有利，但前提工件需有足夠的剛性和強度；長軸只適合小進給量，粗車0.1mm，精車0.03~0.05mm左右； （3）切削速度(v) 提高切削速度有利於降低切削力，隨著切削速度的增大，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小，細長軸的受力變形會減小。但切削速度過高，離心力會加大，破壞切削的平穩性，所以切削速度應控制在一個中性範圍；如何衡量主要看跟刀架跟刀效果是否有震動，震動就降一級處理，如跟刀架平穩切削無震動，可取較高轉速值；較高轉速利於合金刀切削；

粗精車步驟要細分，減少變形

合理選擇粗精車順序來消除變形：首先進行粗車，切削時如跟刀無問題，中途不能停車，車刀有正常磨損，操作者要用外卡鉗（憑經驗）不時測量切削出來的軸徑變化，同時應適當微量進刀，補償車刀的磨損量，粗車後表面粗糙度可達Ra12.5；如出現竹節、麻花、振紋現象時，要退刀，可減慢一檔速度加工；注意：「粗車第一刀一定要切淨黑皮」。因表皮的硬度不一，且有彎曲，粗車後的軸一定有彎曲變形；所以精車/半精車要留夠余量；其次半精車：換上精車刀，換上優一級數的跟刀架支撐爪，重複粗車時的各項程序進行切削，半精車後軸通常不會彎曲變形，表面粗糙度可達Ra6.3左右；為安全起見，半精車可以分兩次/三次加工；如是長軸絲桿，半精外圓分兩次，先粗車挑螺紋，可先用白鋼切刀切出螺紋底徑，留余量，再分別粗車梯形螺紋兩側面，留余量；再進行二次外圓半精車； 最後精車：如採用低速精車，中途可隨意停車測量工件尺寸變化，也可在切削中作微量補償進給，便於工件尺寸控制，但不便提高表面質量；生產中多採用紅硬性、耐磨性都很好的YT15刀片，進行較高速切削，尺寸精度可達6級，表面粗糙度可達Ra1.6以上；如車床加裝電動拋光千葉輪進行拋光處理，表面粗糙度可達Ra0.6以上；

兄弟，說實話如果你以上幾點做到了，管你數控車床還是普通車床皆不在話下。只是細節太多，但禁不住實用啊！ 你若喜歡請收藏。