細(xì)長(zhǎng)軸車削時(shí)產(chǎn)生變形的原因分析
在機(jī)械加工中，許多零件的長(zhǎng)度與直徑之比大于20～25（L/D≥20～25），如車床光桿、絲桿、材料力學(xué)試驗(yàn)臺(tái)（本中心的主推產(chǎn)品）中的吊桿）等，這類零件統(tǒng)稱為細(xì)長(zhǎng)軸。細(xì)長(zhǎng)軸零件剛性差、抗彎能力弱，在車削過程中因受到切削力、重力及切削熱等因素的影響而易發(fā)生彎曲變形，使零件形成錐度、腰鼓形、水波紋及竹節(jié)紋等狀況，不僅導(dǎo)致加工表面質(zhì)量嚴(yán)重惡化，還縮短了機(jī)床和刀具壽命。

在加工中，車削細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形原因主要有：

（1）切削力導(dǎo)致變形。在車削過程中產(chǎn)生的切削力可分解為：軸向切削力Ff、徑向切削力Fp和主切削力Fz。不同的切削力對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生的彎曲變形影響是不一樣的。

軸向切削力Ff影響。軸向切削力是平行作用在細(xì)長(zhǎng)軸軸線方向的力，當(dāng)軸向切削力超過一定數(shù)值時(shí)，就會(huì)把細(xì)長(zhǎng)軸壓彎，從而使工件發(fā)生縱向彎曲變形（一般短軸類加工可忽略，它對(duì)工件彎曲變形的影響不是十分大）。

徑向切削力Fp影響（見圖2）。徑向切削力是垂直作用在通過細(xì)長(zhǎng)軸軸線水平平面內(nèi)的，由于細(xì)長(zhǎng)軸的剛性差，徑向力將會(huì)把細(xì)長(zhǎng)軸頂彎，使其在水平面內(nèi)發(fā)生彎曲變形。

（2）切削熱產(chǎn)生的影響。車削時(shí)，由于切削熱的影響，工件隨溫度升高而逐漸伸長(zhǎng)變形，這種現(xiàn)象叫熱變形。

工件長(zhǎng)度熱伸長(zhǎng)量公式為：ΔL=α×Δt×L

式中，ΔL為工件長(zhǎng)度熱伸長(zhǎng)量（mm）；α為材料線性膨脹系數(shù)（可從有關(guān)書中查閱），如鑄鐵：１×10-5/℃，鋼：1.17×10-5/℃，黃銅：1.7×10-5/℃；L為工件總長(zhǎng)（mm）；Δt為工件升高溫度（Δt=工件加工時(shí)溫度－未加工時(shí)工件溫度）。

例如吊桿加工：長(zhǎng)度L=760mm，直徑14mm，材料45鋼，切削熱影響使工件升溫30℃，則加工時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸熱變形量ΔL=1.17×10-5×30×760=0.267mm

通過上式可看出，工件吊桿在加工時(shí)會(huì)伸長(zhǎng)0.267mm。而在車削時(shí)，卡盤和尾架頂尖是固定的，這樣兩者之間的距離也是不變的，由于細(xì)長(zhǎng)軸受熱后伸長(zhǎng)量受到限制，從而導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸受到擠壓產(chǎn)生彎曲變形。因此，提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度，要解決工藝系統(tǒng)的受力和受熱變形。