針對采煤機細長軸加工工藝的淺析

孫天明

摘 要：作為車削加工中的關鍵工藝技術，應用細長軸加工工藝對保證車間生產效率有非常重要的作用。通過介紹細長軸加工技術的特點，具體探討了采煤機細長軸加工工藝措施，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：采煤機；細長軸；加工工藝；車削加工

中圖分類號：TH133.2；TG51 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.077

在車削加工中，一般將工件長徑比高于12的軸稱作細長軸。由于細長軸具有剛性性能和熱擴散性能差、自身細長等特性，在車削過程中存在刀具磨損過快、走刀時間過長等問題，進而對細長軸工件的位置、形狀、尺寸精度和表面品質等產生影響。而采煤機作為重要的細長軸加工工件，如何改善其加工工藝已經成為了加工企業面臨的重要問題。因此，加大對有關采煤機細長軸加工工藝的研究，對于提升采煤機工件質量有重要的現實意義。

1 細長軸加工技術的特點

1.1 高廢品率

在使用中心架、跟刀架等輔助工夾具時，有較為精確的操作技能標準。在加工過程中，很容易增加工夾刀具、機床等部分之間的協調困難，產生多種振動因素，進而影響加工精度。另外，由于刀具連續切削周期過長、磨損程度較高，所以，可能會使工件表面粗糙度和形位精度較差，工件容易出現竹節、振紋、翹曲和錐度大等瑕疵而報廢。由此可知，細長軸加工難度比較大，應重點做好加工前的準備工作，妥善完成加工過程中的各個步驟。

1.2 熱變形比較大

在細長軸工件車削的過程中，熱擴散性能比較低，會增大線膨脹。在車削時，會因為出現切削熱而拉伸，同時，還會降低剛度，增大工件的變形度。嚴重時，還會使工件在頂尖處卡位，終止加工。工件長度熱伸長量公式為：

ΔL=α×Δt×L. （1）

式（1）中：ΔL為工件長度熱伸長量，mm；α為材料線性膨脹系數；Δt為工件升高溫度，℃；L為工件總長度，mm。

在計算時，需用工件溫度減去室溫。例如，車削直徑為36 mm，長度為1 000 mm的細長軸，其材料為45#鋼，在車削過程中，切削熱使得工件溫度增大30 ℃，由式（1）計算出細長軸熱變形量為0.351 mm。如果將軸兩側固定，則此熱變形伸長量可能會使工件徑向彎曲變形。

1.3 剛性差

因為細長軸工件長徑比較大，所以，工件自重會對其造成影響，使其下垂。在高速旋轉的過程中，工件會受離心力的影響；在車削過程中，受切削力的影響，會使工件發生振動或彎曲變形。

1.3.1 切削熱

在車削細長軸的過程中，因為刀具與工件間的摩擦會形成過大的切削熱，使細長軸溫度不斷增加，造成細長軸過長。當其伸長量超過一定限度時，會使細長軸因軸向擠壓而發生彎曲。

1.3.2 切削力

在車削加工中，切削力可分為軸向切削力、徑向切削力和切向力。其中，徑向力對工件變形的影響比較大，它會導致細長軸順徑向方向被頂彎。另外，當軸向力過大時，會使得細長軸出現軸向彎曲。

2 采煤機細長軸加工工藝

2.1 加工前的準備

2.1.1 調整跟刀架

跟刀架是細長軸加工中的關鍵附件。跟刀架有很多種，無論選用哪種，其中心都應與尾座頂尖和卡盤處于同一中心上。在某些情況下，可將圓柱鉸刀或圓柱銑刀安置在三爪卡盤上，夾持好后修正跟刀架支承頭。在加工細長軸時，應盡量選用三爪跟刀架，其原料為普通灰鑄鐵的支柱。這種材料剛性較好，能保證加工精度，改善工件表面的光潔度，還不會對工件表面造成損傷。跟刀架爪應保證與工件表面良好接觸，由技術人員操作，根據手感調整其壓力值，禁止過松或過緊——如果過松，工件會發生跳動，出現竹節、三棱形或橢圓形瑕疵，增大表面粗糙度；如果過緊，工件會隨著走刀形成竹節形瑕疵，影響表面光潔度。

2.1.2 調整機床

在加工細長軸時，需要占用床身導軌的大部分或整體，而機床自身的精度也會影響加工精度。因為機床導軌面有不同程度的磨損，所以，應先調整機床，保證尾座頂尖中心和主軸中心的連線與導軌全長平行。

2.1.3 校正棒料

對于采煤機細長軸零件，應使用熱校直法校正棒料，不應選用冷校直，而且還應避免錘擊。

2.2 選用恰當的夾緊方式

一般情況下，原有的軸類夾緊一端選用頂尖夾緊、一端選用三爪夾緊或兩端均采用懸臂夾緊和頂尖夾緊的方法。因為采煤機細長軸剛性比較差，采用上述夾緊方法很難保證加工精度。在加工過程中，應選用一夾一拉、將工件兩側向外拉伸的方法。這種方法不僅會提高工件的剛度，還能改善工作效率。具體的夾緊方式是，使用車床三爪卡盤夾緊工件左側坯料，在尾端使用一個用于車床尾架頂尖固定的夾持器夾緊工件，形成適宜的拉緊力。但是，在此過程中，應避免尾座套筒后退形成的拉緊力過大或過小——過大，則會導致工件拉長過差；過小，會引發嚴重的變形。為了改善尾部定位精度，夾持器與工件及其頂尖相結合的孔應進行過渡配合。

3 加工方式與車刀刃磨

3.1 車削

因為選用了上述拉緊夾持方式，所以，在車削時，應選用正、反向進給高速車削，以避免形成過大的切削變形。對于兩端頂緊的定位方式，在切削細長軸時，應選用反向進給，防止形成較大的切削變形。

3.2 車刀選用與刃磨

由于工件剛性性能比較低，刀具幾何參數很容易影響工件的振動過程，所以，在選取車刀幾何參數時，半精車主應注意以下內容：應選用較大的前角，將其控制在16°～30°之間，避免切削力過大；負刃傾角應控制在1°～3°之間，確保切屑向待加工表面流動；前刃面應磨出1.5～3 mm的斷屑槽，因為切屑是很容易彎曲折斷的；車刀主偏角應控制在76°～93°之間，以降低切削振動機彎曲變形，進而控制徑向分力；刀尖圓弧半徑應控制在0.3 mm以內，從而減小徑向切削力。

3.3 精車

在精車時，應注意以下2點：①負刃傾角應在-1°～10°之間，以確保切屑能夠完全流向待加工表面；②應研磨處理切削刃，保證其順直，粗糙度應控制在Ra0.08 mm，主刀刃應確保鋒利。

4 結束語

細長軸加工工藝的質量會直接影響采煤機的整體工作效率和質量，因此，相關技術與研究人員應加強對有關采煤機細長軸加工工藝的研究，總結采煤機細長軸加工工藝技術控制措施和關鍵環節的處理方法，逐步改善采煤機細長軸的加工工藝。

參考文獻

[1]申東東.車削加工細長軸的工藝改進研究[J].機械工程與自動化，2010（03）：74-75.

[2]殷紅.保證細長軸加工質量的方法與措施淺析[J].科技信息，2010（10）：57-58.

〔編輯：白潔〕

Shallow Analysis of the Processing Technology of the Slender Shaft of Coal Mining Machine

Sun Tianming

Abstract： As the key technology in the turning process， the application of slender shaft processing technology is very important to guarantee the production efficiency of the workshop. Through the introduction of the characteristics of the slender shaft machining technology， the paper discusses the process of the slender shaft processing technology of the coal mining machine， in order to provide reference for the related work in the future.

Key words： coal mining machine； slender shaft； processing technology； turning process

文章編號：2095-6835（2015）19-0078-02