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【摘要】细长丝杠是将旋转运动变为直线运动的传动副零件，由于其能准确地传递运动，特别是能够实现微量进给运动，因此被广泛应用。但细长丝杠一般都较细长，刚性差，以及本身的自重和在加工中产生的内应力，都会使得细长丝杠在车削过程中出现弯曲、扭转变形及扎刀等现象，难以保证加工精度。本文通过多年车工实际教学经验，总结出丝杠车削加工工艺过程及预防变形的措施，以此解决细长丝杠加工难题。
【关键词】细长丝杠；车削工艺；预防变形
Discussion elongated screw machining accuracy
Wang Yan-qiu
【Abstract】Elongated screw is the rotary motion into linear motion of the drive sub parts， due to its ability to accurately transmit motion， especially micro-feed movement can be achieved， so it is widely used. But are generally more slender slender screw， poor rigidity， as well as its own weight， and in the processing of internal stress generated will make slender screw turning process occurs in bending and torsion bar knives and other phenomena， it is difficult to ensure machining accuracy. This practical teaching experience through years of sewing， summed up the screw turning machining process and prevent deformation of the measures in order to resolve the elongated screw machining problems.
【Key words】Elongated screw； Turning process； Prevent deformation
下面就提高细长丝杠加工精度做如下阐述：
一、细长丝杠特点分析
1、细长丝杠的结构特点
细长丝杠长径比（L/D）一般都大于 25，该类零件外形结构比较简单，由于长径比大，故对轴线有直线度要求；某些轴段还会有尺寸公差要求；对单个螺距公差、螺距累积误差、螺纹直径对基准的跳动、牙形半角等技术要求严格。
2、细长丝杠的加工特点
①细长丝杠刚性差，在加工过程中很容易受到切削力、夹紧力、重力和惯性力等外力作用，而产生振动和变形，使零件的加工精度和表面粗糙度降低。
②细长丝杠的长度越长，一次走刀时间越长，刀具磨损也越大，从而影响零件的几何形状精度。
③细长丝杠的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生线膨胀。如果丝杠的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。
基于以上特点，在加工时，需要采用跟刀架、中心架等辅助夹具，以改善刀具、夹具、工件之间的协调性。
二、 提高细长丝杠加工精度的方法
例：中拖板丝杠
毛坯备料：φ30×630
材料：45
辅助夹具：拨盘、顶尖、跟刀架、中心架。
（一）车削加工工艺过程：
1 ①将棒料伸入主轴孔，夹毛坯外圆平端面钻中心孔A1.6/3.35
②一夹（10mm）一顶安装，架跟刀架车外圆 长30mm，粗
研爪至φ28，精研爪至φ27。
③车外圆至φ27，控制总长621mm切断
2 ①卡盘夹φ27外圆，架中心架平端面，钻两端中心孔
A1.6/3.35， 控制总长620mm
②两顶尖装夹并安装跟刀架车外圆 长30 mm，粗研爪至
φ24.5，精研爪至φ24。车外圆φ24至全长620 mm
③车φ18 f7至φ20，控制长度99mm
3 ①调头两顶尖装夹使用跟刀架车外圆，粗研爪至φ22.5，精研爪至φ22.12，长度470 mm
②车退刀槽φ16、φ15.5、左R1及倒角C2至尺寸，控制长度360mm
③粗车Tr22×5LH-7e至螺纹成形
④检测丝杠直线度
⑤精加工Tr22×5LH-7e至图样要求
（二）刀具几何形状选择
选择车削细长轴用刀，应考虑尽量减少切削热、减小振动及工件变形，使排屑通畅。因此，对刀具几何形状的要求【1】：
①采用较大的主偏角，使径向力减小一般取80°～93°
②采用较大的前角15°～30°，使切削轻快
③前刀面磨有R1.5～3mm圆弧形断屑槽
④选择 +3°～+10°的刃倾角，使车刀锋利、排屑顺畅， 并可减小切削力。
⑤为减小径向切削力，刀尖圆弧半径磨小于0.3mm，倒棱 宽度一般为0.5f，可以减小车削时的振动。
另外，车刀安装时，刀尖应略高于工件中心0.3～0.5mm，使第一副后面压住工件，车刀相当于跟刀架的第四个支承 爪，有效地增加工件的刚性，使切削平稳，振动减小。加工螺纹时刀具采用弹性刀体，在刀体下端开一个3mm宽左右的开口槽，以减少在切削过程中的振动，这对最后精车很有好处。 （三）切削用量的选择
合理选择切削用量，对细长丝杠表面粗糙度有直接影响。粗车时，在大的进给量的前提下，尽可能的提高切削速度和背吃刀量。因为大的进给量，相当于车削细牙螺纹，走刀方向一侧的后角减小一个螺旋升角，前角增大一个螺旋升角。小的后角减小崩刃，大的前角减小切削力并对切削变形有利。
【2】参考值：切削速度：Vc=50—60m/min
进给量：f=0.3—0.4m/r
背吃刀量：ap=1.5—2mm
精车时，切削用量应采取增加走刀次数、减小吃刀量的方法保证加工质量。
【3】参考值：切削速度：Vc=60—100m/min
进给量：f=0.08—0.12m/r
背吃刀量：ap =0.5—1mm
三、预防切削变形的措施
1.消除切削热引起的变形
车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形。克服工件热变形，可采取以下措施。
①使用弹性回转顶尖来补偿工件热变形伸长，当工件受热变形伸长时，工件推动顶尖通过滚子轴承，使碟形弹簧压缩变形，可有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。
②加注充分的冷却液，车削细长轴时，无论是低速切削，还是高速切削，加注充分的切削液，能有效地降低切削区域的温度，从而减小工件的热变形伸长量，且能延长刀具的寿命。
2. 消除切削力引起的变形
细长丝杠被夹紧后，当一头施以进给力时，容易产生弯曲变形，在高速回转下，由于离心惯性作用，又加剧了变形，并引起振动，此时可使用跟刀架车削细长丝杠。车削之前必须对工件进行校直，目的是防止因工件自身弯曲，旋转时加剧弯曲程度，容易在切削时产生变形。如果采用三爪的跟刀架支承工件，一面由车刀抵住，使工件上下、前后都不能移动，车削就非常稳定，可显著地增加工件的刚性，减小振动和变形，能有效地提高加工精度。在使用三爪跟刀架时，如果使用不当，车削时会出现“竹节”形状误差，因此使用时必须注意以下几点：
① 跟刀架的上爪、下爪和外侧爪应互成90°。
②跟刀架底面与大拖板接触表面要严合，以保持其稳定性。
③卡爪的材料以球墨铸铁或青铜为宜，因为铸铁或青铜耐磨性好、磨损小，又不会刮伤工件表面。
④要仔细调整跟刀架卡爪对工件的压力，切忌支得过紧，应使其松紧适当。
除此以外，还要充分了解工件的工艺特点，熟悉设备使用情况，改进刀具结构，采用先进的加工方法，提高细长丝杠的加工质量，这些需要在以后的工作实践中进一步完善。
参考文献
[1] 车工工艺与技能训练 —— 中国劳动出版社
【关键词】细长丝杠；车削工艺；预防变形
Discussion elongated screw machining accuracy
Wang Yan-qiu
【Abstract】Elongated screw is the rotary motion into linear motion of the drive sub parts， due to its ability to accurately transmit motion， especially micro-feed movement can be achieved， so it is widely used. But are generally more slender slender screw， poor rigidity， as well as its own weight， and in the processing of internal stress generated will make slender screw turning process occurs in bending and torsion bar knives and other phenomena， it is difficult to ensure machining accuracy. This practical teaching experience through years of sewing， summed up the screw turning machining process and prevent deformation of the measures in order to resolve the elongated screw machining problems.
【Key words】Elongated screw； Turning process； Prevent deformation
下面就提高细长丝杠加工精度做如下阐述：
一、细长丝杠特点分析
1、细长丝杠的结构特点
细长丝杠长径比（L/D）一般都大于 25，该类零件外形结构比较简单，由于长径比大，故对轴线有直线度要求；某些轴段还会有尺寸公差要求；对单个螺距公差、螺距累积误差、螺纹直径对基准的跳动、牙形半角等技术要求严格。
2、细长丝杠的加工特点
①细长丝杠刚性差，在加工过程中很容易受到切削力、夹紧力、重力和惯性力等外力作用，而产生振动和变形，使零件的加工精度和表面粗糙度降低。
②细长丝杠的长度越长，一次走刀时间越长，刀具磨损也越大，从而影响零件的几何形状精度。
③细长丝杠的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生线膨胀。如果丝杠的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。
基于以上特点，在加工时，需要采用跟刀架、中心架等辅助夹具，以改善刀具、夹具、工件之间的协调性。
二、 提高细长丝杠加工精度的方法
例：中拖板丝杠
毛坯备料：φ30×630
材料：45
辅助夹具：拨盘、顶尖、跟刀架、中心架。
（一）车削加工工艺过程：
1 ①将棒料伸入主轴孔，夹毛坯外圆平端面钻中心孔A1.6/3.35
②一夹（10mm）一顶安装，架跟刀架车外圆 长30mm，粗
研爪至φ28，精研爪至φ27。
③车外圆至φ27，控制总长621mm切断
2 ①卡盘夹φ27外圆，架中心架平端面，钻两端中心孔
A1.6/3.35， 控制总长620mm
②两顶尖装夹并安装跟刀架车外圆 长30 mm，粗研爪至
φ24.5，精研爪至φ24。车外圆φ24至全长620 mm
③车φ18 f7至φ20，控制长度99mm
3 ①调头两顶尖装夹使用跟刀架车外圆，粗研爪至φ22.5，精研爪至φ22.12，长度470 mm
②车退刀槽φ16、φ15.5、左R1及倒角C2至尺寸，控制长度360mm
③粗车Tr22×5LH-7e至螺纹成形
④检测丝杠直线度
⑤精加工Tr22×5LH-7e至图样要求
（二）刀具几何形状选择
选择车削细长轴用刀，应考虑尽量减少切削热、减小振动及工件变形，使排屑通畅。因此，对刀具几何形状的要求【1】：
①采用较大的主偏角，使径向力减小一般取80°～93°
②采用较大的前角15°～30°，使切削轻快
③前刀面磨有R1.5～3mm圆弧形断屑槽
④选择 +3°～+10°的刃倾角，使车刀锋利、排屑顺畅， 并可减小切削力。
⑤为减小径向切削力，刀尖圆弧半径磨小于0.3mm，倒棱 宽度一般为0.5f，可以减小车削时的振动。
另外，车刀安装时，刀尖应略高于工件中心0.3～0.5mm，使第一副后面压住工件，车刀相当于跟刀架的第四个支承 爪，有效地增加工件的刚性，使切削平稳，振动减小。加工螺纹时刀具采用弹性刀体，在刀体下端开一个3mm宽左右的开口槽，以减少在切削过程中的振动，这对最后精车很有好处。 （三）切削用量的选择
合理选择切削用量，对细长丝杠表面粗糙度有直接影响。粗车时，在大的进给量的前提下，尽可能的提高切削速度和背吃刀量。因为大的进给量，相当于车削细牙螺纹，走刀方向一侧的后角减小一个螺旋升角，前角增大一个螺旋升角。小的后角减小崩刃，大的前角减小切削力并对切削变形有利。
【2】参考值：切削速度：Vc=50—60m/min
进给量：f=0.3—0.4m/r
背吃刀量：ap=1.5—2mm
精车时，切削用量应采取增加走刀次数、减小吃刀量的方法保证加工质量。
【3】参考值：切削速度：Vc=60—100m/min
进给量：f=0.08—0.12m/r
背吃刀量：ap =0.5—1mm
三、预防切削变形的措施
1.消除切削热引起的变形
车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形。克服工件热变形，可采取以下措施。
①使用弹性回转顶尖来补偿工件热变形伸长，当工件受热变形伸长时，工件推动顶尖通过滚子轴承，使碟形弹簧压缩变形，可有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。
②加注充分的冷却液，车削细长轴时，无论是低速切削，还是高速切削，加注充分的切削液，能有效地降低切削区域的温度，从而减小工件的热变形伸长量，且能延长刀具的寿命。
2. 消除切削力引起的变形
细长丝杠被夹紧后，当一头施以进给力时，容易产生弯曲变形，在高速回转下，由于离心惯性作用，又加剧了变形，并引起振动，此时可使用跟刀架车削细长丝杠。车削之前必须对工件进行校直，目的是防止因工件自身弯曲，旋转时加剧弯曲程度，容易在切削时产生变形。如果采用三爪的跟刀架支承工件，一面由车刀抵住，使工件上下、前后都不能移动，车削就非常稳定，可显著地增加工件的刚性，减小振动和变形，能有效地提高加工精度。在使用三爪跟刀架时，如果使用不当，车削时会出现“竹节”形状误差，因此使用时必须注意以下几点：
① 跟刀架的上爪、下爪和外侧爪应互成90°。
②跟刀架底面与大拖板接触表面要严合，以保持其稳定性。
③卡爪的材料以球墨铸铁或青铜为宜，因为铸铁或青铜耐磨性好、磨损小，又不会刮伤工件表面。
④要仔细调整跟刀架卡爪对工件的压力，切忌支得过紧，应使其松紧适当。
除此以外，还要充分了解工件的工艺特点，熟悉设备使用情况，改进刀具结构，采用先进的加工方法，提高细长丝杠的加工质量，这些需要在以后的工作实践中进一步完善。
参考文献
[1] 车工工艺与技能训练 —— 中国劳动出版社