細長軸車削時產生變形的原因分析
在機械加工中，許多零件的長度與直徑之比大于20～25（L/D≥20～25），如車床光桿、絲桿、材料力學試驗臺（本中心的主推產品）中的吊桿）等，這類零件統(tǒng)稱為細長軸。細長軸零件剛性差、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，不僅導致加工表面質量嚴重惡化，還縮短了機床和刀具壽命。

在加工中，車削細長軸彎曲變形原因主要有：

（1）切削力導致變形。在車削過程中產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。不同的切削力對細長軸產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長軸軸線方向的力，當軸向切削力超過一定數值時，就會把細長軸壓彎，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長軸軸線水平平面內的，由于細長軸的剛性差，徑向力將會把細長軸頂彎，使其在水平面內發(fā)生彎曲變形。

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

工件長度熱伸長量公式為：ΔL=α×Δt×L

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

例如吊桿加工：長度L=760mm，直徑14mm，材料45鋼，切削熱影響使工件升溫30℃，則加工時細長軸熱變形量ΔL=1.17×10-5×30×760=0.267mm

通過上式可看出，工件吊桿在加工時會伸長0.267mm。而在車削時，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，由于細長軸受熱后伸長量受到限制，從而導致細長軸受到擠壓產生彎曲變形。因此，提高細長軸的加工精度，要解決工藝系統(tǒng)的受力和受熱變形。