细长轴一刀车成的方法

摘要

一种细长轴一刀车成的方法，其特征在于包括如下步骤：备料；常规法热处理及校直处理；常规法打中心孔及工件装夹端的预车；采用有跟刀架结构的车床，跟刀架的支承头是长方体结构，支承头的支承面沿支承头轴线方向的正投影是矩形；刀具选用：车刀主偏角为90°~93°；车刀副偏角为7°~9°；前角为20°~27°；刀具安装：刀尖低于轴线0.1mm；装夹方法：用丝杠螺母预留1mm以上的轴向热伸长间隙；常规法完成车削。本发明功效高，一件工件细长轴外圆部主体的车削一刀即可车成，2米左右的细长轴仅需时20分钟左右，提高功效30倍左右；加工精度高，质量稳定可靠；节约了加工成本，批量加工可节省加工成本70%以上。

权利要求

1.一种细长轴一刀车成的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)备料：按要求长度切成大于总长3mm的坯料；

 (2)常规法热处理及校直处理；

(3)常规法打中心孔及工件装夹端的预车：在中心孔车床上常规法加工中心孔，按尺寸要求常规法完成工件装夹端的预车削；

(4)采用有跟刀架结构的车床，所述跟刀架设有两个定位支承足，定位支承足的支承头是长方体结构，支承头设有支承面，所述支承面沿支承头轴线方向的正投影是矩形；

(5)刀具选用和安装：

刀具选用：车刀主偏角为90°93°；车刀副偏角为7°9°；前角为20°27°；主切削刃刃倾~ ~ ~角为3°, 主后角为12°，主切削刃的倒棱宽度为0.5f 0.7f，倒棱角为-10°；刀尖为倒角刀~尖，修光刃后角为-3°；刀具安装：刀尖低于轴线0.1mm；

（6）装夹方法：用卡盘软爪夹紧工件的装夹端，另一端的中心孔用顶尖支撑，转动尾座手轮，用丝杠螺母预留1mm以上的轴向热伸长间隙；

（7）常规法完成车削过程。

说明书

细长轴一刀车成的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种细长轴工件的加工方法，尤其是一种细长轴工件一刀车成的方法。

背景技术

[0002] 现有技术通常将工件长度与直径之比大于25的轴类零件称为细长轴，例如车床上的光杠、丝杠。细长轴虽然外形并不复杂，但由于其自身刚度低，车削时受切削力、重力、切削热等因素的影响，容易产生振动及弯曲变形，以及产生锥度、腰鼓形和竹节形等缺陷，难以保证加工精度，使细长轴的切削成为难度较大的加工工艺，常规工艺一般是在有跟刀架和中心架的车床上，经过粗车、半精车、精车三道工序才能车成（即三刀车成）。

[0003] 车削细长轴有三个关键技术：使用中心架和跟刀架作辅助支撑，增强工件的刚度；解决工件热变形伸长问题；合理选择车刀的几何形状。采用跟刀架做辅助支撑，跟刀架随车刀的进给而移动，抵消背向力，并可以增加工件的刚性，减小变形，从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度值。但现有跟刀架的支承足的支承头一般为圆柱或圆锥结构，这类支承头有与工件外圆相配的圆弧支承面，其圆弧支承面的面积较小，辅助支撑工件钳制力不足，导致加工过程中稳定性差。由于诸多因素都会影响加工精度，导致一道工序难以保证加工精度，所以现有加工方法都必须经过粗车、半精车、精车三道工序才能完成。现有技术中还未见有一刀车成细长轴的文献报道。

发明内容

[0004] 本发明要解决的问题在于提供一种细长轴一刀车成的方法。

[0005] 一种细长轴一刀车成的方法，包括如下步骤：

[0006] (1)备料：按要求长度切成大于总长3mm的坯料；

[0007]  (2)常规法热处理及校直处理；

[0008] (3)打中心孔及工件装夹端的预车：在中心孔车床上常规法加工中心孔，按尺寸要求常规法完成工件装夹端的预车削；

[0009] (4)采用有跟刀架结构的车床，所述跟刀架设有两个定位支承足，定位支承足的支承头是长方体结构，所述支承面沿支承头轴线方向的正投影是矩形；

[0010] (5)刀具选用和安装：

[0011] 刀具选用：车刀主偏角为90°93°；车刀副偏角为7°9°；前角为20°27°；主切削刃~ ~ ~刃倾角为3°, 主后角为12°，主切削刃的倒棱宽度为0.5f 0.7f，倒棱角为-10°；刀尖为倒角~
刀尖，修光刃后角为-3°；刀具安装：刀尖低于轴线0.1mm；

[0012] （6）装夹方法：用卡盘软爪夹紧工件的装夹端，另一端的中心孔用顶尖支撑，转动尾座手轮，用丝杠螺母预留1mm以上的轴向热伸长间隙；

[0013] （7）常规法完成车削过程。

[0014] 本发明方法前三个步骤是采用常规方法完成备料、热处理、校直处理、打中心孔、工件装夹端的预车。

[0015] 本方法采用有跟刀架结构的车床，所述跟刀架设有两个定位支承足，定位支承足的支承头是长方体结构，所述支承头的支承面沿支承头轴线方向的正投影是矩形，这种长方体结构的支承头，与圆柱或圆锥结构的支承头比较，其支承面的面积可增大20%以上，其支承作用具有超强稳定性。

[0016] 本发明方法的刀具选用和安装至关重要。本工艺中，修光刃的研磨，是在刀具磨好后，装在刀台上用硬细油石研磨出一个平面三角形（本说明书将这个“平面三角形”定义为修光面）。现有技术中，修光刃平行于轴芯线，修光面垂直于基面。

[0017] 本发明方法的修光面，粗糙度在Ra0.8μm以上，且保证修光刃与工件的轴线平行，长度为1.5-2f，在较大切削力的作用下，整个切削过程中，修光面与本发明的跟刀架的两个长方体结构的有超强稳定性的支承头始终保持稳定的三角形结构，确保了加工过程一次性顺利完成。同时，加工过程中，本发明的修光面不仅具有常规的压光作用，由于修光面与过修光刃的垂直面的夹角为3°（本说明书将此定义为：修光刃后角为-3°），修光面的这个倾斜度，正好发挥了托起细长轴已加工面（避免因重力导致下垂）的作用，有效避免了细长轴工件由于刚性差难以保障加工精度的问题。

[0018] 本发明方法的刀具安装，采用刀尖低于轴线0.1mm的安装方法，有利于切削吃刀，避免了常规方法刀尖与轴线等高安装，切削吃刀不畅的问题。

[0019] 本发明采用上述特有结构的跟刀架，匹配上述特有几何结构的刀具，再配以刀具的上述特有安装方法，保障了“一刀车成细长轴”的实现。

[0020] 本发明具有如下优点：

[0021] 1、其功效高，提高功效30倍左右。加工一件工件，车削细长轴外圆部主体只需一道工序，即一刀即可车成，2米左右的细长轴仅需时20分钟左右。2、本发明方法有效保障了一道工序就能满足加工精度要求，加工质量稳定可靠。3、节约了加工成本，批量加工可节省加工成本70%以上。

附图说明

[0022] 图1是本发明一种跟刀架实施例的装配结构示意图。

[0023] 图2是本发明一种跟刀架实施例的支承头立体结构示意图。

[0024] 图3是三种跟刀架支承头（圆柱结构、圆锥结构和发明一种跟刀架实施例）的主视结构示意图。

[0025] 图4是三种跟刀架支承头（圆柱结构、圆锥结构和本发明一种跟刀架实施例）的支承面展开图的对照示意图。

[0026] 图5是本发明一种实施例的刀具结构示意图。

[0027] 图中：定位支承足2，支承面3，支承头4，圆柱结构的支承头5，圆锥结构的支承头6，修光刃11，修光面12。

具体实施方式

[0028] 实施例1

[0029] 一种细长轴一刀车成的方法，包括如下步骤：

[0030] (1)备料：按要求长度切成大于总长3mm的坯料；

[0031]  (2)常规法热处理及校直处理；

[0032] (3)打中心孔及工件装夹端的预车：在中心孔车床上常规法加工中心孔，按尺寸要求常规法完成工件装夹端的预车削；

[0033] (4)采用有跟刀架结构的车床，所述跟刀架设有两个定位支承足，定位支承足的支承头是长方体结构，所述支承面沿支承头轴线方向的正投影是矩形；

[0034] (5)刀具选用和安装：

[0035] 刀具选用：车刀主偏角为90°93°；车刀副偏角为7°9°；前角为20°27°；主切削刃~ ~ ~刃倾角为3°, 主后角为12°，主切削刃的倒棱宽度为0.5f 0.7f，倒棱角为-10°；刀尖为倒角~
刀尖，修光刃后角为-3°；刀具安装：刀尖低于轴线0.1mm；

[0036] （6）装夹方法：用卡盘软爪夹紧工件的装夹端，另一端的中心孔用顶尖支撑，转动尾座手轮，用丝杠螺母预留1mm以上的轴向热伸长间隙；

[0037] （7）常规法完成车削过程。

[0038] 如图1至图5所示，本发明方法的前三个步骤是采用常规方法完成备料、热处理、校直处理、打中心孔、工件装夹端的预车。

[0039] 如图1、图2、图4所示，本方法采用有跟刀架结构的车床，所述跟刀架设有两个定位支承足2，定位支承足2的支承头4是长方体结构，所述支承头4的支承面3沿支承头4轴线方向的正投影是矩形，这种长方体结构的支承头4，与圆柱或圆锥结构的支承头比较，其支承面3的面积可增大20%以上，其支承作用具有超强稳定性。

[0040] 如图3所示，5为圆柱结构的支承头；6为圆锥结构的支承头；4为本发明一种跟刀架实施例（长方体结构）的支承头。如图4所示，a、b、c分别为三种不同跟刀架支承头的支承面的展开图。a为圆锥结构，b为圆柱结构，c为本发明实施例的长方体结构。由图对比可知，几种支承头的支承面的面积有明显差异，支承面的面积越小支承稳定性越差，本发明的跟刀架支承头，其支承面的面积最大，故其支承作用具有超强稳定性。

[0041] 本发明方法的刀具选用和安装至关重要。如图5所示，本工艺中，修光刃11的研磨，是在刀具磨好后，装在刀台上用硬细油石研磨出一个平面三角形（本说明书将这个“平面三角形”定义为修光面12）。现有技术中，修光刃11平行于工件轴线，修光面2垂直于基面。

[0042] 如图1、图2、图5所示，本发明方法的修光面12，粗糙度在Ra0.8μm以上，且保证修光刃11与工件轴线平行，长度为1.5-2f，在较大切削力的作用下，整个切削过程中，修光面12与本发明的跟刀架的两个长方体结构的有超强稳定性的支承头4始终保持稳定的三角形结构，确保了加工过程一次性顺利完成。同时，加工过程中，本发明的修光面12不仅具有常规的压光作用，由于修光面12与过修光刃11的垂直面的夹角为3°（本说明书将此定义为：修光刃后角为-3°），修光面12的这个倾斜度，正好发挥了托起细长轴已加工面（避免因重力导致下垂）的作用，有效解决了细长轴工件由于刚性差难以保障加工精度的问题。

[0043] 本发明方法的刀具安装，采用刀尖低于轴线0.1mm的安装方法，有利于切削吃刀，避免了常规方法刀尖与轴线等高安装，切削吃刀不畅的问题。

[0044] 当然，本发明刀具装夹方法，也可采用弹性活络顶尖达到同样作用。

[0045] 本发明不局限于上述实施例的具体步骤，其它依据本发明方法的等效变换的类似方法均落入本发明的保护范围之内。