細長軸類零件的車削加工
1. 中心架和跟刀架在細長軸零件
加工中的應用
車削細長軸工件，長度是直徑10～12倍以上的長軸時，如車床光槓、絲槓等，由於這些軸本身的剛性差，加上切削力、切削熱和震動等影響，車削時易產生彎曲、錐度、腰鼓度和竹節形等缺陷。此外，在車削過程中還會引起震動，影響工件表面粗糙度。為了防止這種現象產生，我們可以應用一種叫做中心架的特殊支承夾具。
中心架和跟刀架是車床附件之一，用卡盤頂針與中心架，或前後頂針與跟刀架裝夾，可提高切削加工系統的剛性。
使用這些附加的裝卡工具，可以增加工件的裝卡剛度，減少震動，保證加工質量，避免零件產生鼓面，提高工件表面形狀精度和表面粗糙度，並允許採用大切削用量加工，提高勞動生產率。下面分別就中心架與跟刀架在細長軸零件中的應用加以說明。
一、中心架在細長軸零件加工中的應用
1．中心架的結構
中心架的結構組成如圖5-1所示。
中心架一般固定在床面一定位置上，如圖5-1(b)所示。它的主體座l通過壓板4和螺母5緊固在床面上。蓋子3與主體1用銷作活落連線，蓋子3可以開啟或蓋住，並用螺釘2固定。
三個爪的向心或離心位置，可以用螺釘6調節，以適應不同直徑大小的工件，並用螺釘9緊固爪7和8，使爪在需要位置上固定不動。
2．中心架的使用
(1)中心架的使用調整方法
工件裝上中心架之前，先在毛坯中間處車一條安裝中心架卡爪的溝槽，槽的直徑等於工件的直徑，其寬度略比爪寬大些。接著把中心架安裝在床面適當位置上並加以固定，開啟蓋子3，把工件安裝在兩頂針中間(床尾要先調整好)，用划針盤或百分表檢查槽是否跳動，然後將蓋子3蓋好，並調整中心架3個爪，使他們與工件溝槽輕輕接觸。這時慢慢轉動工件，看是否能轉得動。
在爪與工件之間最好墊一層銅皮或平皮帶，並加些潤滑油，或者3個爪用夾布膠木製造，這樣可防止擦傷工件表面。在車削大型工件或工件轉速較高時，就必須採用帶滾動軸承的中心架，如圖5-2所示。
(2)車削步驟
車削時，先車一端，一直車到溝槽為止。然後把工件調個頭，用同樣方法安裝和調整工件，車削另一端。
對於外圖已車好的工件．而且要求表面不准有擦傷，這時最好
用帶滾動軸承的中心架。如果沒有帶滾動軸承的中心架，可用乙隻輔助套筒來代替，如圖5-3所示。使用時，把套筒l套在工件2外圓上，擰緊四周螺釘3(螺釘與工件之間墊一層銅皮)，並用百分表4校準套筒外圓，如圖5-4所示。
如果套筒外圓與工件不同心，就需要調節螺釘，直到同心為止。
如果要車削長軸的端麵或內，以及在軸的一端切斷或車螺紋時，就可以把中心架移到近軸的端部(圖5-5)。但必須注意，在調整3個爪之前，先把工件校圓，然後再調整爪。否則由於其旋轉中心與主軸旋轉中心不一致，工件就很快會從三爪卡盤上掉下來
並把工件端部表面夾傷。
使用中心架車削細長軸時，可根據軸長整體加工的需要，分為兩類：
1)可分段車削或調頭車削零件，採用中心架直接支承。中心架的支承爪用鑄鐵或青銅製造，並在零件中間部位使用。零件支承表面必須有一定粗糙度和圓度要求，否則會影響零件的精度。
其工作步驟為：
①在工件中部偏向車頭方向約loomm處車一段圓柱面溝槽，其直徑應大於工件要求尺寸。車溝槽時為減少震動，可採用慢車速、小走刀的方法切削。
②裝上中心架。在開車時調整三爪，使它與工件輕輕接觸。
③車削工件。方向由床尾向床頭，直到車到溝槽處為止。
④工件調頭裝夾。
⑤中心架支承爪調整。在已加工表面與三爪間墊一張細號砂布，砂布背面貼住工件，有砂粒一面向著三爪，調整三個爪，將其輕輕支住已加工表面。
2)中段不需要加工的長軸工件，可採用套筒與中心架配合支承。由於一些工件毛坯表面不規則，中段又不適宜車平溝槽，可採用調整套筒與中心架配合並使用。調整套筒如圖5-6所示。
其使用步驟如下：
①調整套筒，調整套筒兩端的螺釘，使套筒的軸心線與車床主軸旋轉軸心線重合。
②安裝中心架，使中心架的支承爪與套筒外圓相接觸並能均勻轉動。
③車削。直到車好一端。
④調頭裝夾零件。
⑤中心架支承爪位置調整，使其與零件已車削表面接觸，並調整支承爪，使零件已車削表面的旋轉軸心與車床主軸旋轉鈾心相重
合，即可車削。
(3)注意事項
1)使用中心架車可分段或調頭車削的工件時應注意：
①整個加工過程中要經常加油，保持潤滑，防止磨損或"咬壞"。
②要隨時用手感來掌握工件與中心架三爪摩擦發熱的情況，如發熱過高，須及時調整中心架的三爪，決不能等出現"吱吱"聲或冒煙時再去調整。
③如果所加工的軸很長，可以同時使用兩隻或更多的中心架。2)使用中心架車中段不需加工的長軸工件時應注意的事項：
①調整套筒外表面要光潔，圓柱度在±0．olmm之內。
②套筒的內l要比被加工零件的外圓大20～30mm。
③低速車削時，用機油潤滑套筒與中心架支承爪的接觸表面。④高速車削時，要用調整套筒冷卻潤滑油澆注到套筒的外表面冷卻。
二、跟刀架在細長軸零件中的應用
1．跟刀架的結構
跟刀架主要是用來車削不允許接刀的長軸，例如精度要求高的光滑軸、長絲槓等。跟刀架與中心架不同的地方是：它只有兩個卡爪，而另乙個卡爪被車刀所代替，其實物外形如圖5-7所示。
刀架是固定在大拖板上，隨同走刀架一起移動，如圖5-8。
為了使車削能順利進行，提高工件的加工質量，現已改進和創新了新型的跟刀架，該跟刀架可在普通車床上，車削小直徑細長軸。這種跟刀架的爪作成套圈形狀，套圈的孔徑比工件外圓大0．02～0．03ram，並固定在大拖板上。使用時，由經過冷拉的毛料直徑作引導，其中襯套的內根據需要選擇不同的直徑。
這種簡易跟刀架製造容易，使用方便。適用於冷拉棒料為毛坯的細長軸零件的成批生產。
在使用跟刀架車削細長軸時，工件容易發生震動，外圓容易車成竹節形、多稜形或麻花形等缺陷。如發現上述情況時，必須立即判斷產生的原因，並及時加以處理。
2．跟刀架的使用
應用跟刀架車外圓時，先在工件一端車出--d,段，以便研磨支承爪，使支承爪的圓弧與車削表面基本吻合，以增大支承爪的接觸面。安裝時，跟刀架兩爪輕輕接觸工件，並使床尾頂針也輕輕頂住工件。在調整兩卡爪對工件的壓力時，鬆緊要適當。
如果壓力太大，工件邊壓向車刀，使吃刀深度增大，結果車出來的工件直徑就小了。反之，壓力太小，使車刀吃刀深度減小，車出來的工件直徑也就增大。如果跟刀架兩卡爪的壓力過小，甚至沒有接觸，那就起不到跟刀架的作用。
使用跟刀架車削細長軸具體操作步驟如下：(1)校直裝夾工件
為盡量減小工件的彎曲度，可用反擊法校直工件，用該法校直的工件，彈性恢復較小。校直時，應先將工件彎曲的凹面向上；用弧面扁鑿從工件的彎曲中心向兩側漸進敲擊，使該面伸長而校直工件，然後在卡盤中安裝好工件。
對於經過正火或調質等熱處理的工件，可採用吊置法安放工件，以減少工件彎曲變形。在一般情況下，粗車前工件的彎曲度應小於l．5mm。精車前，工件彎曲度要小於0．2mm。
(2)校正尾座位置
使工件開始車削的一端外徑比另一端外徑大0．02～0．04ram，以減少由於跟刀架爪腳或車刀磨損所造成的錐形誤差。
(3)調整跟刀架爪腳
將跟刀架的爪腳支緊工件上已車過的一段外圓，該段外圓應表面粗糙，且其尺寸應與所要求的加工尺寸接近，位置也應靠近卡盤，由大拖板作縱向來回移動，運動時不用冷卻液。爪腳圓弧應與工件表面吻合，以增大爪腳和工件的接觸面積，減少爪腳在車削中的磨損。
(4)準備充分的冷卻潤滑液，選擇車刀切削角度和切削用量
準備好如硫化乳液或其他有針對性的油液以備潤滑使用，並合理選擇車削細長軸的車刀角度，使刀刃鋒利，以降低切削徑向力，防止零件彎曲，能順利排屑，車刀角度選擇方法參見本書第四章第三節內容。
(5)合理調整跟刀架爪腳與車刀之間的位置
一般使跟刀架爪腳位於車刀的後面，兩者問的距離0．5～2mm。當採用寬刃大走刀車刀進行車削時，跟刀架爪腳也可位於車刀的前面，即支承在粗車表面上，以防止工件精車過的表面出現劃痕，間距同上。
3．使用跟刀架車削易產生的問題及防止方法(1)產生鼓肚形
由於細長軸剛性差，而跟刀架支承爪與零件表面接觸不一致，或安裝時偏高或偏低於工件旋轉中心，支承爪表面磨損而產生間隙。在兩端切削時，由於裝夾牢固，切削深度變化不大，但切削到中間位置時，由於間隙和徑向力的作用，切削深度逐漸減小，從而產生鼓肚形。防止產生鼓肚形方法如下：
1)在加工要隨時調整兩支承爪，使支承爪兩圓弧面的中心與車床主軸旋轉軸心重合。
2)車刀主偏角適當加大，使車刀鋒利，減少車削時的徑向力。(2)產生竹節形
竹節形零件其形狀如竹節，其節距大約等於跟刀架支承爪與車刀刀尖的距離，並且迴圈出現。產生的原因是：車床大拖板和中拖板間的間隙過大而跟刀架爪腳支承過緊，在車削至中間部位時，工件剛性差，爪腳支承力超過了工件剛性而使其變形彎曲，從而加大了吃刀深度，當跟刀架行至該位置時，車削徑向力迫使這段小直徑外圓與跟刀架爪腳接觸，工件發生相反方向彎曲變形，減小了吃刀深度。
如此反覆，就形成了工件外形的竹節形，而且會越來越顯著。防止產生竹節形方法如下：
1)正確調整跟刀架爪腳，不可支得過緊。
2)在採用接刀車削時，必須使車刀刀尖和溝槽外圓略微接觸，接刀時，吃刀深度應加深0．01～0．02mm，不致由於工件外圓變大而引起爪腳支緊力過大。
3)粗車時開始產生竹節形，可調節中拖板手柄，相應加些吃刀深度，以減小工件外徑。或略微松跟刀架上面的兩個爪腳，使支緊力稍減小以防止"竹節"繼續產生。4)接刀必須均勻，防止跳刀現象。
5)由於工件毛坯加工餘量明顯不均勻，在粗車時產生不均勻
的切削抗力，而出現竹節形缺陷。遇到這種情況中，在第二次走刀切削中，加以清除"竹節"，以免影響半精車和精車。
6)在切削中，如果已出現"竹節"，隨時調整支承爪，使其與"竹節"表面輕輕地接觸，這樣可以逐步清除"竹節"。
(3)產生麻花形
產生多稜形、麻花形的原因如下：由於車削的細長軸中間部位剛性差，而車床的尾座頂針支頂過緊，發生裝夾變形，同時跟刀架支承爪調整過鬆，夾持部分過長，切削時毛坯旋轉不平衡導致吃刀不均勻，加工中又有大量的切削熱產生，使車削時易產生低頻率的振動，使零件產生多稜形、麻花形。防止多稜形、麻花形的方法如f：
1)隨時注意控制頂針的頂緊力大小。
2)注意讓跟刀架爪腳和工件接觸良好，必要時可增大爪腳的支承面積。
3)要校直工件。每切削一刀後要鬆開頂針，開慢車檢查工件中心是否對準尾座頂針。如偏心，可用木頭敲擊，對工件進行校正，減小工件彎曲。
4)使用充足的乳化液澆注在車刀與工件的切削區域內，降低切削溫度，防止工件因受熱而線性膨脹造成頂針支頂過緊，及產生彎曲變形、可防止工件車成多稜形或麻花形。
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