浅谈细长轴的车削加工

细长轴在整个加工过程中，不仅要求操作者的技术水平高，还要求操作者细心。细长轴因为其自身重力下垂，高速旋转时受离心力、车削时受切削力的作用，都极易弯曲变形。弯曲越大，车削时振动越大，表面质量精度也越难以保证。

细长轴车削时热变形大、热扩散性差、线膨胀大，当工件两端顶紧时易产生弯曲变形。

如某一加工环节处理不当，就容易产生问题，如径向跳动、弯曲，以及表面产生竹节、波纹、锥度等。因此，在车削细长轴时，对刀具的几何参数、切削用量、加工方法等都提出了较严格的要求。

一、中心架或跟刀架支承加工

1.使用中心架支承细长轴

使用中心架直接支承在工件中间。当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间，这样支承使L／d值减少了一半，细长轴车削时的刚性可增加好几倍。在工件装上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽，表面粗糙度及圆柱度误差要小，否则会影响工件的加工精度。

2.用过渡套筒支承细长轴

用上述方法车削支承中心架的沟槽是比较困难的。为了解决这个问题，可加用过渡套筒，增加表面接触。过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用这些螺钉夹住毛坯工件，并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合，即可车削。

3.使用跟刀架支承细长轴

跟刀架固定在床鞍上，一般有两个支承爪，跟刀架可以跟随车刀移动，抵消径向切削力，还可以增加工件的刚度，减少变形。从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。从跟刀架的设计原理来看，只需两只支承爪，因为车刀对工件的切削力，使工件贴在跟刀架的两个支承爪上。

二、减少工件的热变形伸长

1.使用弹性回转顶尖

用弹性回转顶尖加工细长轴，可有较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.加注充分的切削液

车削细长轴时，不论是低速切削还是高速切削，为了减少工件的温升而引起热变形，必须加注切削液充分冷却。使用切削液还可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。

3.合理选择车刀几何形状

刀具保持锐利。以减少车刀与工件的摩擦发热。刀具切削刃几何参数要合理选择。前角r0对振动的影响：随着前角的增大，振动随之下降，但在切前速度较高的范围内，前角对振动的影响将减弱。由于加工细长轴车削速度一般不会太高，故此在粗加工中取r0=20°，精车时取r0=25°。主偏角Kr对振动的影响：当切削深度和进给量不变时，随着主偏角的增大，振幅将逐渐减小，这是因为径向切削力减小了，同时实际切削宽度aw将减小。在粗车削细长轴时取Kr=75～80°,精车时取Kr=85～90°的刀具进行切削,可避免或减小振动。后角a0对振动的影响：一般来说,后角对切削稳定性无多大影响，但当后角减小到2～3°时，使振动有明显的减弱，在生产中也发现,后刀面有一定程度的磨损后，会有显著的减振作用。刀尖圆弧半径rs对振动的影响：刀尖圆弧半径rs增大时，径向分量力随之增大，为避免自振rs越小越好。但随rs的减小，将会使刀具寿命降低，同时也不利于表面粗糙度的改善。故加工时,断屑槽宽度取1.5～3mm,刀尖圆弧r=0.5mm。

三、合理选择切削用量

1.切削深度

在工艺系统刚度确定的前提下，随着切削深度的增大，车削时产生的切削力、切削热随之增大，引起细长轴的受力、受热变形也增大。因此在车削细长轴时，应尽量减少切削深度。

2.进给量

进给量增大会使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此细长轴的受力变形系数有所下降。如果从提高切削效率的角度来看，增大进给量比增大切削深度有利。

3.切削速度

随着切削速度的增大，切削温度提高，刀具与工件之间的摩擦力减小，细长轴的受力变形减小。但切削速度过高容易使细长轴在离心力作用下出现弯曲，破坏切削过程的平稳性，所以切削速度应控制在一定范围。对长径比较大的工件，切削速度要适当降低。

细长轴加工时由于其刚性差，车削时产生的受力、受热变形较大，很难保证细长轴的加工质量要求。通过采用合适的装夹方式和先进的加工方法，选择合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保证细长轴的加工质量要求。

（作者单位：烟台工程职业技术学院）