来源：《金属加工（冷加工）》杂志  

赵忠刚

（山东塔高矿业机械装备制造有限公司）

曾在调试某刨模机时，需要用到1根较大的心轴对其安装精度进行检测、校正，该心轴结构如图1所示。因当时公司没有大型车床，故该心轴委外加工，但在加工后其圆柱度超出了设计要求的0.1mm，达到了0.35mm，外协单位虽然想尽办法经过几次返修，仍未达到图样要求。由于急需该心轴调试新制刨模机，故笔者就该心轴圆柱度超差的原因作了认真的分析总结，摸索出了具体的修复方法，并到加工单位进行了指导，使该心轴一次修复成功。考虑到在业内还会有类似情况的发生，现将车削该类心轴圆柱度超差的原因及合理的加工方式详述如下，以杜绝该类问题的发生。

图1　心轴

1　心轴加工步骤

由图1可知，该心轴由1根钢管、4个圆盘和2个轴头组焊而成。加工该心轴过程：①在镗床上按照其钢管一端的外圆校正后将该端的轴头钻中心孔。②在车床上夹持无中心孔端的钢管外圆，并用尾座上的顶住其中心孔，粗车心轴外圆，并分别在钢管的近尾座端和卡盘端的外圆上精车一端用来安装中心架的一段。③在近尾座端的钢管外圆上安装中心架并校正后，退回尾座及，车削轴头中心孔至图样尺寸。④将其调头并架上中心架车削另一端轴头的中心孔至图样要求尺寸。⑤在车床主轴孔和尾座中皆安装，将心轴两端轴头的中心孔分别用车床主轴孔中的及尾座上的顶住，车削钢管外圆。如图2所示。

图2　前、后校对示意

注意在近卡盘端的心轴圆盘侧面上先焊接1个或2个与卡盘夹爪卡夹的卡板，车削时，该卡板卡在夹爪侧面即可，以保证车削过程中心轴能与卡盘同步旋转。

2　圆柱度误差产生的原因与解决措施

（1）车削过程中的离心力导致的心轴弯曲而造成的圆柱度误差与解决措施。由于该心轴是由1根钢管、4个圆盘和2个轴头组焊而成，钢管的直线度误差和2个轴头与钢管及圆盘的同轴度误差是必然存在的，因此心轴在车削过程中会存在动不平衡现象，从而心轴在车削过程中必然会由于偏载旋转而产生离心力。根据离心力公式：F＝mv²/r（m代表偏载部分的质量，单位：kg；v代表偏载重心圆周运动的线速度，单位：m/s；r代表偏载重心的离心运动半径，单位：m）可求得车削过程中离心力的大小，m是依据钢管的弯曲状况，必须在车床上车削其至圆状态后而出现的厚半部分与薄半部分的质量差，可以利用绘图软件快速求得其近似值。当离心力能够使心轴在车削过程中发生弯曲时，车削后的心轴就存在圆柱度误差。

因此，必须采用直线度较好且壁厚均匀的钢管，并尽量保证钢管、圆盘和轴头的同轴度，铆接部位采取过渡配合的方式；另外，还必须控制工件的车削转速，以控制其离心力，不能使工件在车削过程中发生变形。

（2）车削过程中的热变形导致心轴弯曲而造成的圆柱度误差与解决措施。在车削过程中如果转速较高、吃刀深度较大、切削刃不够锋利及冷却效果不好，都将造成被加工件产生较高的切削热，工件必然会因受热而伸长。钢材的热膨胀系数约为11.7×10^-6/℃，该工件在加工过程中如果温度增加20℃，工件便增长约0.936mm，这会增加工件在车削过程中的挠度变形量，进一步使其车削后的圆柱度误差加剧。由于早晚天气温度的差异，温差在10℃左右非恒温室是无法克服的，即工件伸缩约0.468mm也是无法避免的。

因此，车削时必须采用足够的冷却液，适当的切削参数，控制工件的切削温度。用温度感应器及时检测工件温度，做好调整控制。由于是在非恒温室车削该件，为减小其圆柱度误差，其伸缩量必须采用弹性进行补偿。

（3）设计刚度差而造成的心轴圆柱度误差与解决措施。如果工件刚度不足以克服由于自重引起的下垂所导致的弯曲，工件的车削圆柱度也是无法保证的。必须对其结构进行加固或改用合适的钢管，增大其刚性直至满足要求。否则，该工件也无法用作检验。

（4）车削过程中的前、后中心线与机床纵向导轨的平行度误差而造成的圆柱度误差与解决措施。如果前、后的中心线与机床纵向导轨在水平方向上存在平行度误差，会使工件在车削外圆后出现倒（正）锥的问题，即大小头现象。如果尾座上的（后）比主轴孔中的（前）靠近车刀，车削后的工件外圆为正锥；反之亦反。如果前、后的中心线与机床纵向导轨在垂直方向上存在平行度误差，会使工件在车削外圆后出现“马鞍”现象。

因此，车削前必须将前、后进行同轴度校正，可以