案例十二 车削细长轴
《普通车床加工技术(第3版)》教学讲义 项目九 车削细长轴 48、细长轴的车刀及切削用量
无
参考资料
车工工艺与技能训练、车工生产实习等
课后体会
教与学互动设计
教师活动内容
学生活动内容
设计意图
一、组织教学
点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课
二、复习提问并作记录
1、车削细长轴的方法有哪些？
三、分析同学们的答题
四、讲授新课
3.合理选择车刀几何形状
车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀（图9-6）的几何形状对工件的振动有明显的影响。选择时主要考虑以下几点：
设计意图
4.合理地控制切削用量
切削用量选择的是否合理，对车削细长轴也有很大影响。
（1）切削深度
在车削细长轴时，应尽量减少切削深度。
（2）进给量
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
提高切削速度有利于降低切削力。
五、布置作业
（1）课外作业
认知听讲
做好笔记
了解车削细长轴的切削用量选择
章节
课题
项目九：车削细长轴车刀的几何形状
课型
新授课
课时
1
教具学具电教设施
视频、课件
教ห้องสมุดไป่ตู้目标
知识
教学点
了解车刀的几何形状及切削用量选择
能力
培养点
培养学生分析问题解决问题的能力
德育
渗透点
培养爱科学爱劳动的优良品质
教学重点难点
重点
车刀的几何形状
难点
切削用量选择
学法引导
讨论法、讲授法、提问法
教学内容
更新、补
4、选择正刃倾角，取 =3°使切削屑流向待加工表面，并使卷屑效果良好。
5、为了减少径向切削力，应选择较小的刀尖圆弧半径（ <0.3mm）。倒棱的宽度也应选得较小，取倒棱宽 比较适宜。
细长轴的车削
长轴长径 比很大 ， 导致 ： ①工件受切 削力 、自 和旋 转 重
离心力 的作用 ，会产生弯曲 、振动 ，严重影 响其 圆柱度
和表面粗糙度。②在切削过程 中 ，工件 受热 延伸产生弯
曲变形， 使车削很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡
住。
（ ）采用专 用夹具装夹 （ 图 ２ ，避免卡盘 夹紧 ２ 见 ）
主体 ，外圆状态的好坏直接影响
圆弧 螺旋线槽 的形 状。加工 时 ，
因其与刀具接触 的面积太大 （ 见
图 １ ，加 工 难 度 相 对 较 大 。其 ）
图 １
接触弧长计算如下：
弧长 ＝ ２ Ｒ・
配合的零件外圆加工尺寸为 ５ｎ ｍ ，解决 中心架支 ．位 ｍ ０
承爪与工件 已加工表面的损伤问题。 在加工第三段时 ，因工 件长度 超 出机床 长度 范 围，
夹伤工件表面，并减小或防止在夹紧力的作用下产 生的
变形 。
通常情况下加工细长轴的方法是采用中心架和跟 刀 架支承细 长轴 。中心架 支承 在工件 中间，这 样可 减小 Ｌｄ ，细长轴车削 时的刚性也 可增加 好几倍。而在 工 ／值
件装 中心架之前 ，必须在毛坯适 当部位车 出一段 支承中
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细长 轴 的车 削
中船重工集团第七二二研究所 （ 武汉 ４ ０７ ） 徐家品 ３０ ９
在车削加工 中，细长轴 的加工难度较 大。其特点是 刚性较差 ， 轴容易产生弯曲和振动 ，因此经常 出现翘 曲、
以有效减小切削力 ，面切削力是造 成工件变形 的主要 因
素。实践证明：前角 ｒ＝ ５ ～ ５ 时效果较好。 ｎ １。 ２ 。
车工论文——超 细 长 轴 的 加 工
超细长轴的加工摘要细长轴的长径比大于20，刚性很差，在加工中产生的切削力、切削热、振动等因素都将直接影响工件加工的尺寸精度和形位精度。
加工难度大，当用较高的切削速度加工长径比大于100的细长轴时，则加工难度更高。
细长轴常规的加工方法为一夹一顶或两顶，而本文介绍的是一种新的加工方法——两拉加工法。
关键词细长轴两顶两拉前言以前我车间加工长径大于40，直径公差、形位公差为6级精度的细长轴，采用常规的加工方法装夹加工，很难达到加工要求，且经常造成产品在精加工时报废，而影响产品交付日期、大大提高加工成本。
我们经过多次分析、试验，在零件热处理、装夹、加工方法、刀具等方面采取了一定的技术措施，可加工出长径比大于100，直径公差、形位公差较高的细长轴。
直径值小于5mm 的超细长轴可用“两位”方法直接加工；由于工件自身重力的作用，直径大于5mm的超细长轴要采用“跟刀架、中心架”与“两拉”联合使用的方法加工。
正文由于细长轴的长、径比很大，刚性很差。
在车削时，受切削力、装夹力、自身重力、切削热、振动等因素的影响，容易出现以下问题：（1）切削时产生的径向切削力与装夹径向分力的合力，会使工件弯曲，工件旋转时引起振动，从而影响加工精度和表面质量。
（2）由于工件自重变形而加剧工件的振动，影响加工精度和表面质量。
（3）工件转速高时，离心力的作用，加剧了工件的弯曲和振动。
（4）在加工中，由于切削热作用，也会引起工件弯曲变形。
因此，在车削细长轴时，无论对刀具、机床、辅助工具、切削用量的选择，工艺安排和操作技能都有较高的要求。
1 合理选择切削参数1.1 切削用量的选择（1）切削速度V的选择：图一是没有再生颤振时的切削速度与振动强度及稳定（a） (b)图一车削速度对切削稳定性的影响(a)切速V与振幅A的关系曲线 (b)V与awlim的关系曲线性的关系曲线。
从图（a）可知，车削时，一般当V=30~70m/mm 的速度范围内，容易产生振动，此时相应的振幅有较大值，高于或低于这个范围，振动呈现减弱趋势。
典型零件车削实例讲解
典型零件车削实例项目一使用花盘装夹车削复杂零件一、基础知识花盘是一个使用铸铁制作的大圆盘，盘面上有很多长短不同呈辐射状分布的通槽或T 型槽。
用于安装各种螺钉来紧固工件，花盘可以直接安装在车床主轴上，其盘面必须与主轴轴线垂直，并且盘面平整。
花盘再使用时必须找正，安装好花盘后，装夹工件前应该认真检查以下两项内容。
1．检测花盘盘面对车床主轴轴线的端面圆跳动2．检测花盘盘面的平行度误差连杆零件【工艺分析】（1）加工表面分析。
（2）精度分析。
（3）加工路线。
【加工步骤】1．车削基准孔时的装夹步骤2．加工基准孔3．车削孔时的装夹步骤4．加工孔定位套用定位套校正中心距5．中心距检测6．两平面对基准孔轴线垂直度检测7．两孔轴线平行度误差的检测【注意事项】（1）车削内孔前，一定要认真检查花盘上所有压板、螺钉的紧固情况，然后将床鞍移到车削加工的最终位置，用手转动花盘，检查工件、附件是否与小滑板前端及刀架碰撞、以免发生事故。
2）压板螺钉应靠近工件安装，垫块高度应与工件厚度相同。
3）车削时，主轴转速不宜过高，切削用量不宜过大，以免引起振动，影响孔的精度。
同时，转速过高时，离心力大，还容易发生事故。
项目二车削细长轴1．细长轴的加工特点工件长度跟直径之比大于25倍（L/d>25）的轴类零件称为细长轴。
加工时，需要重点解决中心架和跟刀架的使用、工件热变形伸长、合理选择车刀几何形状等3个关键技术。
2．细长轴的装夹方法细长轴通常使用一顶一夹或者两顶尖装夹法，为了增强刚性，装夹时还可以采用中心架、跟刀架或者其他辅助支承。
（1）常用装夹方法。
①中心架直接支承。
②中心架间接支承。
③一端用三爪自定心卡盘，一端用中心架。
④使用三爪跟刀架。
2）装夹细长轴的注意事项。
①当毛坯弯曲较大时，应使用四爪单动卡盘装夹，因为四爪单动卡盘可调整被夹工件的圆心位置。
当工件毛坯加工余量充足时，可以“借正”弯曲过大的毛坯部分。
②卡爪夹持毛坯不宜过长，一般为15～20 mm1～5 mm的钢丝绕一圈在夹头上充当垫块。
车削细长轴时应注意的问题及解决方法
车床主轴 与尾座两 中心线的连 线与车床大导 轨上下 左右必须平行 ， 允差 应
小 于Ｏ ． ０ ２ ａｍ。 ｒ １ 、 ２ 工 件 安装
１ 、 ６ 辅助 支承 工件 的长径 比大于２ ５ 时， 应在 车削 的过程 中， 增设辅助 支承 ， 以防止工 件振 动或 因离 心力的作 用 ， 将 工件甩弯 。 切 削过程 中注意顶尖 的调整 ， 以刚顶上 工件
先在 车床 上或平 台上 ， 测 出丝杠 弯 曲的位置和 方向 ， 然后 把弯 曲的 凹处 向
上， 凸面 向下与金 属垫板接 触 ， 如 图２ （ ａ ） 所示 。 在 凹处 （ ２ ｏ ０ －３ ０ ０ ） ｍ ｍ范围 内， 用
图（ ｂ ） 所 示的专用 扁铲 和 用手 锤打击 丝杠 牙底 ， 使 丝杠小径 的金属变 形 ， 而达 到 调 直的 目的 。 在整 个调 直的 过 程中 ， 检 测弯 曲情 况 ， 打 击扁铲挤 压交错进 行 ， 直 到把丝杠调 直 。 此种方法 ，
在安 装时 ， 尽 量不要 产 生过定 位 ， 用 卡盘装 夹一端 时 ， 不要 超过 １ ０ ａｍ。 ｒ
１ 、 ３ 车刀
精车 时 ， 如 图ｌ 所示 ， 前 角 ：ｌ ５ 。 ～ ３ ０。 主 偏角 ｋ ｒ ＝９ ０ 。 －９ ３ 。 。 径 向力 减小 ， 避免 了工件 的 振动 。 精 车 刀后 角 ｃ 【 Ｏ
简 而易行 ， 不仅适用 于大小 丝杠 ， 而且也 适用 于轴 类毛坯的调 直 ， 调直后也 不易 复原。 ２ 、 ２ 、 ３应 注意 的 问题
般切 削速 度为 ４ ０ —７ Ｏ 米／ 分， 走 刀量 为Ｏ ． １ 一Ｏ ． ２ 毫米 ／ 转， 切 削深 度为０ ． １ — ．
５ 毫米 。
车削细长轴时常见缺陷及产生原因
1、车削时振动。2、跟刀架支承块材料选用不当，与工件接触磨擦不良。3、刀具几何角度选择不当。
车削细长轴时的工件常见缺陷及产生原因
工件缺陷
产生原因及消除方法
弯曲
1、坯料因自重或本身弯曲，应经校直和热处理。2、工件装夹不良，尾顶尖顶得过紧。合理装夹，顶尖松紧适当。3、刀具几何角度和切削用量选择不当，造成切削力过大。减小切削深度，增加进给次数。4、切削时产生热变形，应使用冷却液。5、刀尖与支承块间距大，应不超过2~4mm为宜。
多边形
1、跟刀架支承块与工件表面接触不良，留有间隙，使工件中心偏离旋转中心。应合理选用跟刀架结构，正确修磨支承块弧面，使其与工件良好接触。2、因装夹，发热等各种因素造成工件偏摆，导致切削深度变化。可利用托架，并改善托架与工件的接触状态。
锥度
1、尾座顶尖与主轴中心对床身导轨不平行。2、刀具磨损，可采用0度后角，磨出刀尖圆弧半径。
竹节形
1、在调整和修磨跟刀架支承块后接刀不良，使第二次和第一次进给的径向尺寸不一致，引起工件全长上出现与支承块宽度一致的周期性直径变化。当车削中出现轻度竹节形时，调节上侧支承块的压紧力，也可调节中托板手柄，改变切削深度。减少车床大托板和中托板间的间隙。2、跟刀架外侧支承块调整过紧易在工件中段出现周期性直径变化，应调整、压紧使支承块与工件保持良好接触。
车削细长轴方法简介
一、细长轴的定义：当工件长度跟直径直比大于20～25倍（L/d>20～25）时，称为细长轴。
二、由于细长轴本身刚性差（L/d值愈大，刚性愈差），在车削过程中会出现以下问题：1、工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响其圆柱度和表面粗糙度。
2、在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，；车削就很难进行，严重时会使工件在顶尖间卡住。
因此，车细长轴是一种难度较大的加工工艺。
虽然车细长轴的难度较大，但它也有一定的规律性，主要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择车刀几何形状等三个关键技术，问题就迎刃而解了。
三、使用中心架支承车细长轴在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。
一般车削细长轴使用中心架的方法有：1、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，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，否则会影响工件的精度。
车削时，中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油。
为了使支承爪与工件保持良好的接触，也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂，进行研磨抱合。
2、用过渡套筒支承车细长轴用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难的。
为了解决这个问题，可加用过渡套筒的处表面接触，见图（9?2）。
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。
四、使用跟刀架支承车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，抵消径向切削时可以增加工件的刚度，减少变形。
如何车削细长轴
如何车削细长轴【内容提要】工件的长度L与直径d之比（即长径比）大于25（L/d›25）的轴类零件称为细长轴。
由于细长轴本身刚性差（L/d值越大，刚性越差），因此在车削过程中会出现工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用，会产生弯曲、振动，严重影响其圆柱度和表面粗糙度以及在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，使车削难以进行本文从加工工艺方面入手，讲述了细长轴车削的三个关键基本技术方法。
【关键词】细长轴车削关键技术一、工件的装夹1.使用中心架支撑车削细长轴使用中心架支撑车削细长轴，关键是使中心架与工件接触的三个支撑爪所决定圆的圆心与车床的回转中心重合。
车削时，一般是用两顶尖装夹或一夹一顶方式安装工件，中心架安装在工件的中间部位并固定在床身上。
2. 跟刀架的选用跟刀架一般固定在床鞍上跟随车刀移动，承受作用在工件上的切削力。
细长轴刚性差，车削比较困难，如采用跟刀架来支撑，可以增加刚性，防止工件弯曲变形，从而保证细长轴的车削质量。
从跟刀架用以承受工件上的切削力F的角度来看，只需两支支撑爪就可以了。
切削力F可以分解F1与F2两个分力，它们分别使工件贴紧在支撑爪上。
但是工件除了受F力之外，还受重力Q的作用，会使工件产生弯曲变形。
因此车削时，若用两爪跟刀架支撑工件，则工件往往会受重力作用而瞬时离开支撑爪，瞬时接触支撑爪，而产生振动；若选用三爪跟刀架支撑工件，工件支撑在支撑爪和刀尖之间，便上下、左右均不能移动，这样车削就稳定，不易产生振动。
所以选用三爪跟刀架支撑车削细长轴是一项很重要的工艺措施。
二、减少工件的热变形伸长车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，这就叫“热变形”。
车削细长轴时，为了减少热变形的影响，主要采取以下措施：1. 细长轴应采用一夹一顶的装夹方式卡爪夹持部分不宜过长，一般在15mm左右，最好用钢丝圈垫在卡盘爪的凹槽中，这样以点接触，使工件在卡盘内能自由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩。
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车削细长轴
1．细长轴的加工特点
工件长度跟直径之比大于25倍（L/d>25）的轴类零件称为细长轴。
加工时，需要重点解决中心架和跟刀架的使用、工件热变形伸长、合理选择车刀几何形状等3个关键技术。
2．细长轴的装夹方法
细长轴通常使用一顶一夹或者两顶尖装夹法，为了增强刚性，装夹时还可以采用中心架、跟刀架或者其他辅助支承。
（1）常用装夹方法。
①中心架直接支承。
②中心架间接支承。
③一端用三爪自定心卡盘，一端用中心架。
④使用三爪跟刀架。
装夹细长轴的注意事项。
①当毛坯弯曲较大时，应使用四爪单动卡盘装夹，因为四爪单动卡盘可调整被夹工件的圆心位置。
当工件毛坯加工余量充足时，可以“借正”弯曲过大的毛坯部分。
②卡爪夹持毛坯不宜过长，一般为15～20 mm，并且加垫铜皮或用 1～5 mm 的钢丝绕一圈在夹头上充当垫块。
③尾座端宜采用弹性回转顶尖。
当因切削热导致工件伸长时，工件推动顶尖压缩碟形弹簧。
3.细长轴刀具的基本要求
车削细长轴时，由于工件刚性差，通常选用主偏角较大的车刀。
车刀的几何形状对工件的弯曲变形和振动有明显影响。
4．典型细长轴车刀
（1）90°细长轴车刀。
（2）93°细长轴精车刀。
（3）75°细长轴粗车刀。
5．切削用量选择
补偿工件的热变形，避免其发生弯曲。
车削如图所示细长轴
【加工分析】
由于工件为光轴，长径比L/D达到50，适合采用跟刀架支承车削。
【工艺准备】
（1）校直毛坯。
（2）检查并清洁三爪跟刀架。
（3）刃磨好粗车和精车时使用的外圆车刀。
【注意事项】
（1）为了防止细长轴产生锥度，车削前必须调整尾座中心，使之与车床主轴同轴。
（2）粗车时应认真选择第1次切削深度，必须保证将工件毛坯一次进刀车圆，以免影响跟刀架的正常工作。
（3）车削过程中，应随时注意支承爪与工件表面的接触状态及支承爪的磨损状况，并根据实际情况作出相应调整。
（4）加工中，如发现工件出现竹节、腰鼓等缺陷时，要及时处理。
（5）车削过程中，要始终确保充分浇注切削液。