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普通車床提（tí）高不鏽（xiù）鋼加工成品率的技（jì）巧

2023-1-4 來源：四川省攀（pān）鋼（集團）工程技術有限公司作者（zhě）：周德（dé）華

摘要 : 煉鐵（tiě）廠煤化區域化產（chǎn）係統多使用的低溫泵係多為多級水泵類，低溫泵軸的精度高，外徑公（gōng）差小（xiǎo），表麵粗糙度要求（qiú）高。其材質為316L 不鏽鋼，是精度高、加工難度高的不鏽鋼細長軸，在普通車床切削加（jiā）工相當困難，在車削過程中很容易報（bào）廢。為解決加工中（zhōng）的技術難題，需從以下幾個方麵對不鏽鋼（gāng）細長軸加工輔助機具進行改進。

關鍵詞 : 細長軸車（chē）削 ; 跟刀架 ; 車床尾部頂針 ; 車刀

煉鐵廠煤化區域（yù）化產係統使用的（de）低（dī）溫泵係多為多級水泵類，軸的長度 L =1237mm，最（zuì）大直（zhí）徑 D ＝ 30mm，L /D ＝ 1237/30 ＝ 41.23，按車工工藝標準軸的長度與直徑之比大於 20 倍以上的稱為細長軸。低溫泵細長軸（zhóu）的精度高（外徑（jìng）公差 0.02mm，表麵粗糙度 1.6μm），並且材（cái）質為 316L，此材質難於（yú）加工。在普通（tōng）車床切削（xuē）加（jiā）工相當困難，細長軸（zhóu）在車削過程中很容易報廢（fèi），為解決加工中的技術難題，經研究傳統（tǒng）加（jiā）工方法、曆來（lái）的經驗，從以下幾（jǐ）個方麵對不鏽鋼細長（zhǎng）軸加工輔助機具進行改進（jìn）。

1. 不（bú）鏽鋼材料的車削特（tè）性

在機械加工行（háng）業中，為（wéi）了保證車削的質量和提高工作效益，首先應該熟悉和掌握被車削材料的（de）各（gè）種性能，以便選擇切削工藝和刀具，不鏽鋼材料的（de）車削特征表現（xiàn）是（shì） :

（1）塑性大，韌性高，切削變形大，相應的（de）切削力與切削熱也大。

（2）導（dǎo）熱率低，約為（wéi）普通鋼的 1/2~1/3，切屑帶（dài）走的（de）熱量少，因此車刀的溫度很高，車刀快速損（sǔn）。

（3）粘附性強，車削時切屑在刀尖上容易產生積屑瘤，工件不易獲得較好的表麵粗糙度。

（4）加工表麵（miàn）容易（yì）產生冷硬現象加劇車刀磨（mó）損。由於韌性大，切屑（xiè）不易折斷與卷曲，容易（yì）堵塞切屑流出（chū）。

2. 改（gǎi）進方案

針對不鏽鋼材料性（xìng）能與車削加工困難和特點，從（cóng）以下幾（jǐ）個方麵進行改進。

（1）刀具材料選擇。首先選用硬度高，抗粘（zhān）附性能好，強度好的刀具材料，如 TW1/YW2 硬質合金刀片，有較好的韌性，能承受較大的衝擊力與切削力，而且抗拒粘附性能（néng）也較好。

圖 1 車刀角度示意圖

（2）車刀幾何形狀（zhuàng）的選擇。加大外（wài）圓車刀（dāo）的前角，車削鋼件車刀的前角為 5° ~8°左右，車削不鏽鋼車刀的（de）前（qián）角加大（dà）約為 10° ~15°，如圖 1所（suǒ）示（shì）。前角增大使切屑卷曲產生足夠的容屑空間，使切屑排除流暢。但是為了切削輕快加大了（le）前（qián）角，會影響車（chē）刀的受力強度。為了增強（qiáng）車刀刃口位置（zhì）的強度，采取磨有 0.5~0.8mm 的（de）倒棱辦法來補償車刀刃口的強度。

（3）切削速度的選擇。不（bú）鏽鋼細（xì）長軸的剛性差，所以切削速度不能太高，30~60m/min，普通鋼可高一些。

（4）冷卻潤滑劑的選擇。不鏽鋼韌性大，難以切削，要選用抗粘附性與散熱性（xìng）好的冷卻潤滑液，降低切削力，從而提高了切削質量與刀具的使用壽命。

3. 跟刀架的改進

車床跟刀架是徑向支撐旋轉工件的輔助裝置 , 加工時 , 與刀具一起沿工件軸向移動。兩（liǎng）卡爪跟刀架的結構 : 跟刀架（見圖 2）由跟刀架體、調（diào）節手柄、固緊螺釘、卡爪組成。跟刀架主要在車削細長軸與（yǔ）長絲杆（gǎn）時使（shǐ）用，跟刀架體是固定在車床大拖板上，跟隨在車（chē）刀的後麵，車削時工件受到車刀的切削力，工件將產生變形時，跟（gēn）刀架的卡爪緊貼住工（gōng）件，起著控（kòng）製工件變形的作用（yòng），從而可以提升工件的形狀精度和表麵粗糙度。

圖 2

常規車床加（jiā）工使（shǐ）用的跟刀架隻有兩個卡爪，從跟（gēn）刀架的設計原理來看隻需兩個卡爪就可以滿足要求，車削時車刀給工（gōng）件的切削力 P。

工件的表麵就貼在跟刀架的兩（liǎng）隻（zhī）卡爪上，但是在車削的過程中，細致觀察手握手柄，感受到（dào）工件有振動，分析其原因是 : 工件本身存（cún）在向下的（de）重力 Q，工件也免不了有些彎曲。當車（chē）削時（shí），工件轉動中由於離心力的作用（yòng），工件時而離開卡爪，時而接觸（chù）卡爪的現象。這種振動現象對細長軸的加工精度有很大的影（yǐng）響，車出來的軸產生竹節形兩頭大小（xiǎo）不（bú）一致，還形成（chéng）錐度的外圓（yuán）表麵光潔（jié）度較差（chà），因而車出來（lái）的軸不能使用，隻好報廢。

為了解決工件的振動現象，需對跟刀架進行改進。把原來的兩卡（kǎ）爪（zhǎo）跟（gēn）刀架改為三卡爪跟刀架，如圖 3 所示。

圖 3

使用改進後的三卡爪跟刀架車削時，上下左三個方向受到三個卡爪（zhǎo）的控製，右（yòu）方向有車刀抵（dǐ）住，這樣工件在上下（xià）左右都（dōu）不能振動，消除（chú）了工件振（zhèn）動現象，使細長（zhǎng）軸能穩（wěn）定順（shùn）利地進行車削（xuē）加工，加工精度（dù）表麵粗糙度與錐（zhuī）度（dù）誤差基本上能達到（dào）圖紙上標注的技術要求（qiú），加工件的成（chéng）品率達100％。

4. 車床尾部頂針的改進

在（zài）車削加工細長軸時，細長軸本身剛性較差，車削時如果裝夾不當，很容（róng）易（yì）因切削力及重力（lì）作用而彎（wān）曲（qǔ）變形，產生（shēng）振（zhèn）動，從而使精度降低，表麵粗糙度變差。所以（yǐ）需對車床尾部頂針進行必要的改進。

頂針是車削軸類工件特別是車細長軸時不可缺少的部（bù）件，安裝在車床尾架上。頂針的（de）作用是在夾緊工件時，從車床尾（wěi）部將工件頂住一端，以便實現車削工藝。

普通頂針在（zài）軸線方麵從（cóng）車床尾部將工件頂住固定後，沒有伸縮調整的餘地，在車削過（guò）程中由於工件受熱產生熱變形伸長，根（gēn）據熱變形伸長公式 :

L =alt

式中，L 為工件熱變形伸長量（mm）;a 為材料熱膨脹係（xì）數，鋼 a =11.50×10;l 為工（gōng）件的總長度（mm）;t 為工件升高的溫度。

從上述公式中可以看（kàn）出伸長量與工件的（de）長度，工件熱膨脹（zhàng）係數與工件的溫（wēn）升有關。在車削加工短軸類零件由於熱（rè）變形伸（shēn）長量小，工（gōng）件（jiàn）剛度不易變形彎（wān）曲，可以不必考慮。但是車削（xuē）加工細（xì）長軸零件（jiàn）時，由於工件長度（dù）大，熱變形伸長量大，剛度低。如（rú）果頂針固定後沒有伸縮調整的餘地，工（gōng）件就會被頂彎，車削加工就很難進行，也容易出廢品。為此將普（pǔ）通（tōng）頂（dǐng）針改進為彈（dàn）簧（huáng）頂針（如圖4 所示）。

圖 4

改進後的彈簧頂針的結構由頂針體、莫氏圓（yuán）錐體（與車（chē）床尾部架套筒相配（pèi）合）、頂針（zhēn）、彈簧等組成。

使用改進（jìn）後的頂針在車削過程中，當工件受熱（rè）變（biàn）形時，工件（jiàn）推（tuī）動頂針彈簧被壓縮補（bǔ）償了工件的伸長量，這樣就不會頂彎，從而保證了車削加工的順利進行。

5. 結語

經過生產實踐證明（míng），通過跟刀架與車床尾部頂（dǐng）針的改進，有效地解決了不鏽鋼細長軸車削（xuē）時的振動（dòng）現象，補（bǔ）償了（le）熱變形伸長量，有效地控製了細長軸的彎曲度，保證（zhèng）了車削加工（gōng）的順利進行（háng）。

通過車刀的材質與幾何形狀（zhuàng）的（de）改進，以及切削速度與冷卻潤滑液的合理選擇，使（shǐ）切削輕快（kuài）。使用大前角車刀適用於（yú）不鏽鋼細長軸的粗（cū）車與半精車（chē），比（bǐ）原來提高功效 3 倍左右，車削加工非常順利，提高了加工（gōng）質量與效率，延長刀（dāo）具使用壽（shòu）命（mìng），工（gōng）件尺寸精（jīng）度與表麵光（guāng）潔度能達到技術要求。

在數控技術橫行的時代（dài），普通機床在製造行業也是必不可缺的，世界流行（háng）的（de）各大名車（chē）、名表都還保留著（zhe）傳統的純手工製作。謹以此文為廣大同行借鑒（jiàn）交流，筆者水平有限如有不當之處還敬請批評（píng）和指正。

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