细长轴加工工艺研究

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摘 要：本文主要介绍了细长轴加工全过程，阐述了细长轴加工的特点、难点，加工过程中深孔钻削技术、珩磨技术及应用，同时对细长轴特殊的检测要求进行了分析和阐述。

关键词：细长轴；深孔钻；珩磨

中图分类号：TG51 文献标识码：A

引言

零件S-261907（详见图1）属于细长轴类零件，主要其连接作用，长度为3078mm，其内孔粗糙度要求为Ra1.6μm,同时零件的技术条件要求也极其严格。该零件虽然结构相对简单，但是由于零件过长，加之材料为INCONEL718(高温合金)，为难切削材料，而且，零件的毛料为实心棒料，在钻孔后，去除余量较多，容易引起局部变形，因此对零件的变形控制为本零件的加工难点。另外，零件太长，在钻孔时，零件的同轴度也难以保证。

1分析零件图及加工难点

加工技术难点：

根据零件图的特点，在加工过程中主要遇到以下难点：

a细长轴的加工工艺；

b保证零件的尺寸和技术要求。

2确定工艺路线

根据零件图确定细长轴的工艺路线如下：

0 毛料图表J5毛料检查10车一端外圆基准20车加工找正带25车坡口30钻孔35修找正带40扩孔45修找正带50扩孔55粗珩内孔60半精车外圆65精珩内孔70精车外圆J75最终检验

3零件的研制加工

3.1车加工找正带与找正

车加工找正带时一夹一顶，中间不使用任何支撑，这样做的风险就是由于零件过长，中间有可能出现“塌腰”的现象。但是通过实践，并没有出现零件“塌腰”的现象。找正带车加工完成后，在机床上对三处找正带打表检查，其跳动都在0.02mm以内，满足了在深孔钻镗床上加工的要求。

3.2钻孔

在钻孔之前发现零件的直径小于深孔钻镗床的四爪卡盘内孔的直径，因为在钻孔时轴向力很大，若零件的轴向没有约束仅靠卡盘夹紧，加工中零件有可能移动，为此，制作一个夹紧套，来避免此现象的发生。

根据刀具手册的参数，开始钻孔，初步将参数设定为转速112r/min,进给20mm/min。由于工件材料为INCO718，韧性和强度都很大，同时机床的功率也不是高，所以，在加工过程中出现了很大的噪声，而且还出现了闷车的现象。这时对加工参数进行调整，先是提高了转速，将转速调至160r/min，将进给调至14mm/mim。因为转速过高，出现了“磨刀”的现象，刀具后角磨损严重，刀片的寿命急剧缩短。继续调整加工参数，转速调至112r/min，进给调至10mm/min，这时，切削过程基本流畅。

虽然找到了合适的切削参数，但是，刀片磨损仍然很严重，基本上每切削300mm就需要换一次刀片，这样增加了刀具成本。分析原因，个人认为机床性能与刀片的性能没有吻合，即机床达不到刀片规定的切削速度，刀具在使用非额定的切削参数切削时，其磨损远大于额定的参数切削。

3.3钻孔总结

在钻孔的过程中，由于刀片在孔内，无法观察其磨损情况，但可以通过切屑的质量可以判断刀片的磨损情况，加工过程中用手感觉刀杆的震动情况，通常情况下，若刀杆的震动情况加大，切屑也翘起了花边，就应该及时更换刀片，否则有可能损伤刀体。

3.4扩孔

将零件装夹到深孔钻的过程中，零件中间部分跳动达到 0.8mm，分析原因：零件在钻孔时去除余量较大，产生了极大的应力，零件从深孔钻卸下之后，零件开始释放应力，导致了零件的变形。为此，在扩孔之前又重新车加工了找正带，保证在上深孔钻之前3处找正带同心，在车加工找正带过程中上刀量不能过大，否则会顶弯零件。重新将找正带车到跳动不大于0.02mm后，进行扩孔。在扩孔过程中，机床经常出现刺耳的声音，同时，刀体上的导向块磨损很快，严重的时候导向块会磨碎，只能调换方向或安装新的导向块。虽然能进行扩孔工作，但是极大的增加了加工成本。

导向块磨损的原因主要是刀片车出的孔径小于导向块的直径，导向块与零件形成过渡配合。因为在一面刀刃磨损后，刀片的尺寸就已经减小，在将该面刀刃旋转到与刀体接触的时候，虽然在装夹的时候，刀片的位子在正常位子，但是当切削时，切削力会把刀体挤向刀体的圆心方向，由于与刀体接触的刃面已经磨损，所以，刀片发生了让刀现象，钻出来的孔就会较实际设定的直径小，导向块会与零件的内壁发生严重的摩擦，行程工件系统机械的震动和噪声。

在第一次扩孔后，对零件的壁厚差进行了检查，已经下降到了0.3mm，可以说反复扩孔将会减少壁厚差。但是在第二次扩孔之前，同样需要重新车加工找正带，这次修正，同时要修正坡口，因为第二次扩孔时，将从与钻孔方向相同的的一端进行加工。在第二次扩孔时，将内孔加工到了75.9mm，这与零件的内孔的最终尺寸还有0.3mm的余量。

3.5珩磨

珩磨细长轴，在黎明公司是第一次，该设备是进口的设备，此前也没有珩磨的经验，只在安装调试设备时厂家对我们进行了培训，加工零件的时候我们只能根据厂家提供的参数进行，珩磨头转速为230r/min，进给10～15mm/min，负载10%～12%，，由于珩磨机的工作行程为2米，所以，我们从两端对长轴进行了珩磨，在珩磨过程中需要掉头进行二次装夹。珩磨头、珩磨杆和机床之间是由两个万向节进行连接，珩磨头在零件的内孔内会沿着内孔的方向行进，只要将零件夹紧后固定即可，不用进行找正。珩磨去除的余量小，且属于精加工设备，而且精车外圆后零件可能变形，所以第一次珩磨的时候只去掉了0.15mm的余量。

在精车外圆后，再将内孔珩磨到图纸要求的尺寸。当要求去除的余量较大的时候，可以换粗糙的油石进行加工。珩磨后的表面远远的高于图纸表面的质量要求，最终表面质量达到了Ra0.04μm。

此项工作，填补了黎明公司珩磨长轴零件的空白，为今后珩磨加工提供了宝贵的经验。

结论

细长轴的加工是机械加工的难点，细长孔的加工更是难上加难，在加工过程中，如何控制零件变形是需要克服的主要难题。在加工该零件的过程中我们借助了一些专用设备，如数控深孔钻镗床、珩磨机等，尤其是珩磨机，在我公司是第一次珩磨深孔，填补了黎明公司的空白。深孔钻方面，尤其是深孔钻的刀具调整，减少了加工成本，也提高了加工效率，在工装方面，我们自制了一些夹紧套和锥度套，来满足加工需要。总的来说，在细长轴的加工过程中我们积累了一些经验，在今后的工作中还需继续完善和提到，为轴类零件的加工提供有力保障。

参考文献

[1]蔺启恒.金属切削实用刀具技术[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]袁锋.数控车床培训教程[M].北京:机械工业出版社，2004.

[3]余辉.旋转钻柱构件规范[M].北京：中国兵器工业企业管理协会翻译出版，2004.