浅谈细长轴车削加工方法
细长轴车削加工问题浅析
细长轴车削加工问题浅析细长轴件是一种常见的机械零件，如车床主轴、机床导轨等。
其加工过程中需要采用车削加工工艺，但由于其特殊的几何形状，加工过程中容易出现一些问题。
本文将对细长轴件车削加工中出现的问题进行分析和解决方法的探讨。
一、加工难度高细长轴件加工时，由于长度比较长，容易出现加工过程中的“弯曲”现象，这会导致加工难度增加。
因此，为了确保加工质量，需要在加工过程中采用一些措施，比如采用精确的机床、加压滚轮等来防止弯曲。
二、加工质量不稳定由于加工过程中存在弯曲的现象，轴件的加工质量很容易受到影响，导致加工质量不稳定。
为了避免这种情况的发生，关键是要选择适合的机床、工艺和切削参数，控制车刀切削速度，保证切削力和切削热量在可控的范围内，从而实现加工质量的稳定。
三、加工表面粗糙度高细长轴件加工表面粗糙度高是常见的现象，主要是由于车削过程中产生的振动和切削力导致的。
为了避免这种现象的发生，需要优化加工工艺、选择合适的刀具和刀柄，选用合适的车削速度和加工深度等。
同时，还可以采用降低切削液粘度、提高切削液流量等方法来降低表面粗糙度。
四、刀具寿命短由于细长轴件的加工过程存在较大的切削力和振动，因此容易导致刀具磨损严重和寿命短。
为了延长刀具的寿命，可以采用选择合适的刀具材料和刀具形状，选用合适的切削参数和刀具覆盖率，采用精确的刀具刃磨工艺等方法。
总之，细长轴件的加工过程中会出现很多问题，但只要合理选择机床、优化加工工艺、严格控制加工质量，就能够保证加工效率和加工质量的稳定。
在实际加工过程中，应根据不同的加工要求和加工对象采用合适的加工工艺和切削参数，以提高加工效率和加工质量。
浅谈细长轴的车削
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浅谈细长轴 的车 削
戴 留 中
（ 河南省驻马店 高级技＿ Ｔ － 学校 ， 河南 驻马店 ４ ６ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 结合 笔 者 车工 生产 实 习教 学的 经 验 ， 谈 谈 细 长轴 的 车 削 。 关键词 ： 细 长轴 ； 车削 ； 难 点 笔者从事车工生产实习教学 ２ ０ 多年， 细长轴的加工始终是车工的一 应选的较小约为走刀量的一半。 个 困难的课题绐合 多年的实践经验， 下面我就细长轴的加工谈一谈粗浅 ５选择合理的切削用量是细长轴精加工的重要环节 的看法供 同行参考。 ５ ． １ 用Ｔ １ ５ 硬质合金车刀’ ｆ 娴 弹ｆ 生 活顶尖—夹一顶装夹， Ｅ 跟刀架反 １ 细长轴 的加工难 点 向 进 给 精 车 细 长 轴 工 件 时 ，切 削 速 度 取 ６ ０ ～ ８ ０ ｍ ／ ｍ ｉ ￣ 吃 刀 深 度 取 １ ． １ 细长轴顾 名思义即其轴的长度较长， 在切削加工时易振动从而引 ０ ３ ～ ０ ｅ ｍ ｍ ￣ 刀量取 ０ ． １ ～ ０ ９ ｍｍ ／ ｒ ｏ 起 变形 。 比如： 轴的弯 曲以 及后顶尖的松动等 难 以保 证零件 的尺寸精度 和 ５ ２使用 弹 ｆ 生 活顶 尖一 夹一顶 上跟刀 架 采 用 —夹— 拉装夹 上 跟刀 表面质量。 用宽刃车进行反向薄屑精车细长轴工件时期 削速度取 １ ５ ｍ ／ ｍｉ ｎ ， 吃刀 １ ２由于在加工细长轴时产生大量的热， 一般用两顶尖车削时， 容易产 深度取 ０ ． ０ ２ — ０ ． ０ ５ ｍ砌 量取 １ ２ － １ ４ ｍ ｍ ／ ｒ ｏ ６车 削 细 长 轴 时 的操 作 要 点 生弯曲变形这样也很难保证零件的精度。 １ ， ３ 在加工中刀具的磨损， 也增大了细长轴加工的难度。 ６ ． １ 加工前应对机床ｉ 亍 调整。 调整机床包括： 主轴中心与尾座中心连 线应与导轨全长平行； 主轴中心和尾座顶尖中心应同轴； 大、 中、 小拖板间 ２车削细长轴的方法 ２ １ 在 两顶尖 间安装细长轴工 这种方法 的最大好处是 可以保证 工 隙合适， 防止过松或过紧。过松会‘ ‘ 扎刀” 过 紧将导致进给不匀。 ６ ２检查和校直棒料工件。 若棒料不直 能通过切削消除弯曲 ． 用 热 件的同轴度。但也有缺点， 由于是在两顶尖间安装细长轴在 车削加工中受 午 冷校直切忌锤击。 切削力的影响舡 件的刚性差瘩 易产生振动， 这种方法只适用于长度不 校直法校直 允｛ 大的轴类零件的加工， 而目 是常需要多次以两端顶尖孔定位来保证同轴度 ５ ３装夹时应防止予加应力， 它容易使工件产生变形。 ６ ４ 跟刀架的修磨。 使用跟刀架前在进卡盘或进顶尖炙 工件表面粗 的工件 的加工 。 ２ ２ 用—夹一 顶法 车削细长轴 工件这 种方 法主要 是利用软 爪 的优 点， 车—段（ 长约 ４ ５ ～ ６ ０ ｍ ｍ） 表 面粗糙度为 Ｒ ａ ｌ ０ ～ Ｒ ａ ２ ０ 。让工件以４ ｏ ０ ｒ 左右 Ｉ 孵 是先外侧爪后 上侧瓜 可以在软爪 Ｅ 车出—条宽度为 ３ 至５ ｍｍ的环形凸带， 用于夹紧细长轴工 的转速转动将 支撑爪逐步压向工件表面研磨 件的—端另 一端用后顶尖支持。这种方｝ 去 可以使细长轴在 自由状态下夹 不加冷却润滑液假豉撑 爪与工件以加工表面这一段反复进行研磨直至弧 紧， 定心精度高， 可以克服三爪夹紧产生歪斜和限制四个 自由度造成定心 面全面接触为止。 然后用冷却液冲掉粉末用研磨 ２ － ３ ｍｉ ｎ 即可使用。 跟刀 架 的调 整 艮 刀架支撑 爪 选择女 子 切削用量 后开始粗 车 。车刀 切人工件 差的缺点。 铣 刀过程 中轴向切人 ２ ０ — ３ ０ ｍｍ时趣 速 的先 ２ ３用 —夹— 拉法加工细 长轴 用 这 种方法加 工细长轴 工件 ， 可 以克服 后 随即调 整跟 刀架 的螺钉 两 顶尖法和—夹 一顶法 加工细长 轴 的缺 点 。在 车削过程 中工件始 终受到 将跟刀架外侧支撑爪与工件已加工表面接触 【 每 上侧支撑爪接触最 后 轴向拉力， 而且在车削中因切削热而产生的轴向伸长量， 可用后尾座手轮 顶上 紧固螺钉 。 进 行调整所 以这种方法是 较为理想 的加 工细长轴 的方法之 一。 ６ ５车刀 的安装 。 采用 ９ ０ ￣ 细长轴车刀粗 车责 装 车刀时刀尖 应略高 使车刀后面与工件有轻微接触， 以增加切削的平稳 Ｉ 生。由于 ２ ４ 合理使用中心架和跟刀架。 在车削细长轴中， 中心架和跟刀架是必 于工件轴线， ９ 偏刀在轴向进给量过大时易‘ ‘ 亍 Ｌ 刀’ 可将刀尖向右移约 ２ 。左 即可 不 可缺 的辅助工具 ： Ａ中心架安装在细长轴中间提高工件刚性达—倍以上但 中心架不能 克服“ 扎刀 ” 现象 。 直接安装在工件的粗基准或跳动量很大的细长轴上。这时可用过渡套筒 ６ － ６ 跟刀架的调整。修好跟刀架支承爪进择好切削用量后开始粗车。 在 走 刀 过程 中轴 向切 入 约 安装 细长轴使 卡爪不直 接与毛坯表 面接 触。安装 中心架不 能一次 车削细 车 刀切 人工 件后 ，随 即调 整跟 刀架 的螺钉 ， 长轴的全长， 所以它只适用于精度要求不高或有许多阶台的轴类零件加 ２ ０ ～ ３ ０ ａｍ时迅速地先将跟刀架外侧支承爪与工件已加工表面接触； ｒ 再将 接 触塌后 顶上紧 固螺 钉。 工。 Ｂ 服 刀架是较常用的加工细长轴的方法。 在实际加工中通常使用三爪 上侧支 承 爪 跟刀架这 种方法有效的承受了径向切削力 件刚性得到提使 细长轴的 ６ ７ 消除内应力校 正中心孔。 在第一刀车过后， 为使内应力反映出来须 重新校正电 Ｌ 。 为此松动顶尖 ｜ 手轻扶工件右端， 防止下垂过多， 以最低 切削加工 顺利而平稳 。
细长轴的先进车削方法
细长轴的先进车削方法
细长轴的先进车削方法主要包括：
1. 伸长主轴法
伸长主轴法是采用长螺杆或长轴进行车削时采用的一种方法。
这种方法可以避免在加工长螺杆或长轴时因热变形而产生的误差。
这种方法的关键是保持螺杆或轴在加工过程中的稳定性，可以通过采用高强度材料、降低进给速度和采用加工中心来保持稳定。
2. 分段加工法
分段加工法是将长螺杆或长轴分成若干段进行加工的方法。
每个段的长度可以根据加工要求进行调整，可以采用不同的加工方式，避免热变形和振动。
在加工完成后再将各段连接起来成为完整的螺杆或轴。
3. 倒置加工法
倒置加工法是将长螺杆或长轴倒置后进行加工的方法。
通过倒置，可以避免螺杆或轴的热变形和振动，同时也能够减少加工时刀具的跨度。
这种方法需要采用专用的夹持装置和工艺，使螺杆或轴能够稳定地倒置，并且保持加工精度。
4. 加工中心法
加工中心法是采用加工中心进行车削的方法。
这种方法可以采用多轴控制和刀具切换等先进技术，可以在一台机床上完成多种复杂的加工工序。
在加工中心上进行车削可以极大地提高加工效率，同时也能够保证加工精度和表面质量。
细长轴磨削技巧
细长轴磨削技巧细长轴磨削技巧包括以下几点：1. 改进工件的装夹方法：粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。
精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度。
2. 采用跟刀架：跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。
采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
3. 采用反向进给：车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。
4. 采用车削细长轴的车刀：车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。
粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。
精车用刀常有一定的负刃倾角，使切削流向待加工面。
5. 使用中心架支承细长轴：中心架直接支承在工件中间，当工件可以分段车削时，在毛坯中部车处一段支承中心架的沟槽，其表面粗糙度值小，同轴度公差小，保持与车床旋转中心同轴。
6. 使用跟刀架支承细长轴：两爪跟刀架，跟刀架跟随车刀移动，车刀给工件的切削抗力，使工件贴在跟刀架的两个支承爪上，减少变形。
7. 优化磨削参数：针对不同的材料和工件尺寸选择合适的磨削参数，如砂轮粒度、转速、磨削深度等。
8. 控制冷却液的使用：使用适量的冷却液可以减少热量产生和工件变形。
9. 遵循加工步骤：按照合理的加工步骤进行磨削，避免因重复定位或装夹导致误差。
10. 提高操作技能：操作员应具备熟练的操作技能和高度的责任心，避免因操作失误导致工件损伤或质量不合格。
以上是细长轴磨削的一些技巧和注意事项，供您参考。
如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或查阅专业书籍。
浅谈教学中细长轴车削加工方法
反向切削法是指在细长轴的车削过程 中，车刀由主轴卡盘 在车床上车削细长轴采用的装 夹方式主要有两种 ：一种方 向尾架方 向进给。 这样， 细长轴左端的夹持就形成线接触的浮动 使 切削过程中热变形伸长的细 式是 ： 一夹一顶安装 ； 另一种方式是 ： 两顶尖安装。 这里主要分析 状态 ， 细长轴在卡盘 内自由调节， 长轴， 不会因卡盘夹死而产生弯曲变形。 夹 一顶 的装 夹 方式 。
、
车削 细 长 轴产 生 弯 曲变形 的 因 素 分析
一
１ 削热 导致 的工 件 量 ．
在车削时 ， 产生 的切削热传导给工件， 并且卡盘和尾架顶尖 车削细长轴时 ， 由于工件刚性低 ， 以切削用量选择的是否合 所 都是固定不动的， 这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制 ， 导 理 ， 对切削过程中产生的切削力的大小、 切削热的多少影响很大。 切削深度——在车削细长轴时 ， 应尽量减少切削深度。 致细长轴受到轴 向挤压而产生弯曲变形 。 切削速度——对长径 比较大的工件 ， 切削速度要适当降低 ， ２切 削 力导 致 变 形 ． 在车削过程 中， 产生的切削力可以分解为轴向切削力 、 向 切削速度应控制在一定范围。 径 切削力及切 向切削力。不 同的切削力对车削细长轴时产生弯 曲 ５合 理 的 刀 具 角度 ． 变形的影 响是不同的。 为了减小车削时产生的切削力 ， 从而减小车削细长轴产生 （） 向切 削力 的 影 响 １ 径 的弯曲变形 ， 在刀具的几何参数中， 主要考虑以下几点 ： 主偏角 （ 卜 主偏 角是影响背向力的主要 因素 ， ｋ ｒ 在不影响 径向切削力垂直作用在通过细长轴轴线水平平 面内，由于 细长轴的刚性较差 ， 向力将会把细长轴顶弯 ， 径 使其在水平面内 刀具强度 的前提下 ， 应尽量增大刀具主偏角 ， 减小背向力 ， 主偏 发 生 弯 曲变 形 。 角一 般 选 择 ８。 ～９ 。 。 Ｏ ３ （） ２轴向切削力的影响 前面应刃磨 Ｒ１ ． ｍｍＤ 圆弧形断屑槽 ， ５～３ Ｅ 使切屑弯曲易 轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方 向上的 ，它对 工件 断 。 形成一个弯矩 。由于细长轴 的刚性 、 稳定性较差 ， 当轴向切 削力 前角（ ） ——增大前角 ， 使刀具锋利 、 切削轻快 ， 使被切削 超过一定数值时 ， 就会把细长轴压弯而发生纵 向弯曲变形。 金属层的塑性变形程度减小 ， 切削力 明显减小。 以在细长轴车 所 二 、 高 细 长轴 加 工 精 度 的方 法 提 削 中， 在保证车刀有足够强度前提下 ， 尽量使刀具的前角增大 ， 在细长轴加工过程 中，为提高加工精度 ，应根据不 同的条 前角一般取 ＝ ５ ～３。 。 １。 Ｏ 件， 采取不 同的措施 。 刃倾角（ 卜＿ 倾 角影 响着车削过程 中切屑 的流向 ， ｓ 在车 １选 择 合 适 的装 夹方 法 ． 削细长轴时， 常采用正刃倾角 ＋ 。 一 １ 。， ３ ＋ ０ 以使切屑流向待加 采用一夹一顶 的装夹方式时 ， 配合使用弹性顶尖。 因为在此 工表 面， 这样车刀也很容易切人工件。 装夹方式中 ， 如果顶尖 顶得太 紧， 可能将 细长轴顶 弯， 并且还 阻 三 、 结论 碍车削时细长轴的受热伸长 。 因此采用一夹一顶装夹方式时， 顶 虽然车削细长轴 时， 的刚性差 ， 车削时产生 的受力 、 轴 且 受 尖采用弹性 活顶尖 ， 当工件热变形伸长时 ， 工件推动顶尖通过轴 热变形较大，很难保证 细长轴的加 工质量要求 。只要掌握 中心 承使弹性顶尖 内的弹簧压缩变形 ， 可有效地补偿工件的热变形 架 、 跟刀架 的使用 ， 解决工件热变形伸 长及合理选择车刀的几何 伸长 ， 这样工件不易弯曲。 参数等关键技术 ， 在教学中学生就很容易掌握保证细长轴加工 采用两顶尖装夹 ， 虽然工件定位准确 ， 容易保证同轴度 ， 但 加工质量 的方法 ， 达到精度质量等要求。 是此方法装夹的细长轴 ， 刚性较差 ， 很容易产生振动 。因此只适 参 考 文献 ： 用于长径 比不大、 加工余量较小 、 同轴度要求较高的工件 。 ［ ］彭德荫主编．《 １ 车工工艺与技 能训练》 中国劳动社会保障
细长轴的车削加工要领
细长轴类零件的车削加工1. 中心架和跟刀架在细长轴零件加工中的应用车削细长轴工件，长度是直径10～12倍以上的长轴时，如车床光杠、丝杠等，由于这些轴本身的刚性差，加上切削力、切削热和震动等影响，车削时易产生弯曲、锥度、腰鼓度和竹节形等缺陷。
此外，在车削过程中还会引起震动，影响工件表面粗糙度。
为了防止这种现象产生，我们可以应用一种叫做中心架的特殊支承夹具。
中心架和跟刀架是车床附件之一，用卡盘顶针与中心架，或前后顶针与跟刀架装夹，可提高切削加工系统的刚性。
使用这些附加的装卡工具，可以增加工件的装卡刚度，减少震动，保证加工质量，避免零件产生鼓面，提高工件表面形状精度和表面粗糙度，并允许采用大切削用量加工，提高劳动生产率。
下面分别就中心架与跟刀架在细长轴零件中的应用加以说明。
一、中心架在细长轴零件加工中的应用1．中心架的结构中心架的结构组成如图5-1所示。
中心架一般固定在床面一定位置上，如图5-1(b)所示。
它的主体座l通过压板4和螺母5紧固在床面上。
盖子3与主体1用销作活落连接，盖子3可以打开或盖住，并用螺钉2固定。
三个爪的向心或离心位置，可以用螺钉6调节，以适应不同直径大小的工件，并用螺钉9紧固爪7和8，使爪在需要位置上固定不动。
2．中心架的使用(1)中心架的使用调整方法工件装上中心架之前，先在毛坯中间处车一条安装中心架卡爪的沟槽，槽的直径等于工件的直径，其宽度略比爪宽大些。
接着把中心架安装在床面适当位置上并加以固定，打开盖子3，把工件安装在两顶针中间(床尾要先调整好)，用划针盘或百分表检查槽是否跳动，然后将盖子3盖好，并调整中心架3个爪，使他们与工件沟槽轻轻接触。
这时慢慢转动工件，看是否能转得动。
在爪与工件之间最好垫一层铜皮或平皮带，并加些润滑油，或者3个爪用夹布胶木制造，这样可防止擦伤工件表面。
在车削大型工件或工件转速较高时，就必须采用带滚动轴承的中心架，如图5-2所示。
(2)车削步骤车削时，先车一端，一直车到沟槽为止。
细长轴车削时应注意的问题及方法
细长轴车削时应注意的问题及方法摘要：由于细长轴的特点和技术要求，在车削加工时，易产生振动、多棱、竹节、圆柱度差和弯曲等。
要想顺利地把它车好，必须注意加工过程中有可能出现的问题。
关键词：细长轴、车削、变形、消除方法细长轴是指被加工工件长度与直径的比值大于20以上的轴类零件。
因为工件较长，所以刚性较差，在切削过程中容易产生振动，也会因切削热而在长度方向产生变形，由于走完一刀的时间较长，导致刀具的磨损量较大，也致使工件的形位公差精度和表面粗糙度较难达到图纸要求。
1.细长轴的加工特点(1) 车削时产生的径向切削力会使工件弯曲，引起振动，影响加工精度和表面粗糙度。
(2) 工件的自重、变形和振动，会影响工件圆柱度和表面粗糙度。
(3) 工件高速旋转时，在离心力的作用下变形，加剧了工件的弯曲和振动。
(4) 产生的切削热会导致工件轴向伸长变形，使工件发生弯曲，影响加工质量。
2.车削细长轴应注意的问题细长轴车削在机械加工中较为常见，由于其刚性差，加工难度较大。
如果能够采用正确的切削方法，选择合适的刀具及切削用量，有效地装夹定位工件，就能够有效地降低切削温度、减少热变形，最终获得满意的加工效果。
2.1机床调整车床主轴中心线与尾座中心线同轴，并与车床大导轨平行，允差应小于0.02mm。
2.2工件安装采用两顶尖装夹或用卡盘与顶尖配合装夹，合理地使用中心架或跟刀架作为辅助支承，以增加工件的装夹刚度。
用卡盘与顶尖配合装夹时，被夹持部分最好不超过10mm。
2.3刀具采用主偏角Κr = 75°～90°的偏刀，选择正刃倾角（λS>0），能够减小径向力和振动，还可以使切屑流向待加工表面。
保持切削刃口锋利，前角γ0控制在15°～30°之间，副后角α′0控制在4°～6°之间，刀尖圆角半径r<0.3mm。
刀具安装应略高于车床主轴中心。
2.4辅助支承安装车削细长轴时，一般都要安装中心架或跟刀架作为辅助支承，来增加工件的刚性，防止工件因振动或因离心力的作用被甩弯。
细长轴的车削加工方案
细长轴的车削加工方案细长轴的车削加工摘要：细长轴在车削加工中承受自身重力、切削力、高速旋转产生的离心力的作用，极容易出现振动与弯曲变形现象，增大轴的几何形状误差，而细长轴的轴向尺寸较大，直径较小，热扩散性及刚性差，受切削热作用会在轴向发生线性膨胀，若在轴向的伸长量无法得到消除，轴将受迫弯曲，从而影响轴的精度。
因此，要提高超细长轴车削加工的精度，必须对车床的夹具和刀具做进一步的改进。
为了达到所要求的加工精度，加工过程中要使用跟刀架、弹性活络顶尖和中心架等夹具和辅具，针对加工过程可能出现的问题对普通跟刀架、尾座进行改进。
采用托架避免工件产生很大的摆动；采用一夹一顶的装夹方式，尾座具有弹性,同时采用反向车削的方法，配合以最佳的刀具几何参数、切削用量等一系列有效措施，提高了细长轴的刚性，满足了加工要求。
关键词：细长轴夹具跟刀架中心架刀具切削加工一、细长轴的特点通常指出在机械中作转动运动的长度大于直径的圆柱零件叫作轴，而工件的长度与直径之比大于25（即l/d>25）的轴类零件称作细长轴。
切削细长轴与通常轴类较之，细长轴刚性高，极易变形，振动小，给焊接加工增添困难，难于赢得较好的表面光洁度及几何精度，其加工特点如下：１）热变形大。
细长轴车削时热扩散性差、线膨胀大,当工件两端顶紧时易产生弯曲变形。
严重时细长轴会被卡死而无法加工。
２）刚性高。
切削时工件受切削力、细长的工件由于蔡国用弯曲、高速旋转时受离心力等都极容易并使其产生伸展变形。
３）表面质量难以保证。
由于工件自重、变形、振动影响工件圆柱度和表面粗糙度。
以下主要针对上面的三个加工特点去谈谈如何有效率的提升细长轴的加工质量。
二、如何预防细长轴车削加工变形的措施（一）增大热变形弯曲车削时，因切削热传导给工件，使工件温度升高，工件就开始伸长变形，如车削直径φ50mm，长度ｌ＝1500mm的细长轴，材料为45#钢，车削时因切削冷的影响，并使工件比室温增高30℃，则细长轴冷变形弯曲量△l＝11.59×10－6（45#钢的线膨胀系数）×1500×30＝0.522mm切削细长轴时，如果用两顶尖或用一端卡住一端压制住的方法加工，它的轴向边线就是紧固的，热变形弯曲0.522mm，工件就可以本身伸展，细长轴一旦产生伸展后加工就很难展开。
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细长轴车削变形因素及解决方法探讨
周秀香
华亭煤业集团公司砚北煤矿
摘要：通过对细长轴类零件车削加工时产生弯曲变形的原因分析,阐述了保证细长轴加工质量的工艺方法、切削用量以及刀具几何角度的选择。
在机械加工过程中，有很多轴类零件的长径比L/d>25。
在切削力、重力和顶尖顶紧力的作用下, 横置的细长轴很容易弯曲甚至失稳, 因此, 车削细长轴时必须改善细长轴的受力问题。
加工方法：采用反向进给车削, 选用合理的刀具几何参数、切削用量、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。
一、车削细长轴产生弯曲变形的因素分析
在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是：一夹一顶安装；另一种方式是：两顶尖安装。
这里主要分析一夹一顶的装夹方式。
如图1所示。
图1 一夹一顶装夹方式及受力分析
通过用普通车床实际加工分析，车削细长轴弯曲变形的原因有：
1、切削力导致变形
在车削过程中，产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PY及切向切削力PZ。
不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。
径向切削力PY的影响：径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的刚性较差，径向切削力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，见图1。
轴向切削力PX的影响：轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的，它对工件形成一个弯矩。
对于一般的车削加工，轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大，可以忽略。
但是由于细长轴的刚性较差，其稳定性也较差，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。
如图2所示。
图2 轴向切削力的影响及受力分析
2、切削热产生的影响
车床加工工件时产生的切削热，会引起工件热变形伸长。
由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，因此两者之间的距离也固定不变。
这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
由此可以看出，提高细长轴的加工精度问题，实质上就是控制工艺系统的受力及受热变形问题。
二、解决细长轴加工变形问题的措施
在细长轴加工过程中，为提高加工精度，应根据不同的生产条件，采取不同的措施，才能保证细长轴的加工精度。
1、选择合适的装夹方法
在普通车床上车削细长轴的两种传统装夹方式中，采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。
但用这种方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动.因此只适宜于安
装长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高的工件。
但是在我们单位加工细长轴通常采用一夹一顶的装夹方式，如果顶尖顶得太紧，可能将细长轴顶弯外，或者阻碍车削时细长轴的受热伸长，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴，装夹后会产生过定位，也能导致细长轴产生弯曲变形.所以采用一夹一顶装夹方式时，顶尖必须采用弹性活顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形；还可以在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈，以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度，消除安装时的过定位，减少弯曲变形，以保证细长轴的加工精度。
如图3所示。
图3 一夹一顶装夹的改进方式
2、直接减少细长轴受力变形
（1）采用传统的跟刀架和中心架，相当于在细长轴上增加了一个支撑，增加了细长轴的刚度，可有效地减少径向切削力对细长轴的影响。
（2）采用轴向夹拉法车削细长轴，轴向夹拉车削是指在车削细长轴过程中，细长轴的一端由卡盘夹紧，另一端由专门设计的夹拉头夹紧，夹拉头给细长轴施加轴向拉力，如图4所示。
图4 轴向夹拉车削及受力情况
在车削过程中，细长轴始终受到轴向拉力，解决了轴向切削力把细长轴压弯的问题。
同时在轴向拉力的作用下，会使细长轴由于径向切削力引起的弯曲变形程度减小；补偿了因切削热而产生的轴向伸长量，提高了细长轴的刚性和加工精度。
（3）采用反向切削法车削细长轴：反向切削法是指在细长轴的车削过程中，车刀由主轴卡盘向尾架方向进给，如图5所示。
图5 反向切削法加工及受力分析
这样在加工过程中产生的轴向切削力使细长轴受拉，消除了轴向切削力引起的弯曲变形。
同时，采用弹性的尾架顶尖，可以有效地补偿刀具至尾架一段的工件的受压变形和热伸长量，避免工件的压弯变形。
（4）采用双刀车削细长轴改装车床中滑板，增加后刀架，采用前后两把车刀同时进行车削，如图6所示。
图6 双刀加工及受力分析
两把车刀，径向相对，前车刀正装，后车刀反装。
两把车刀车削
时产生的径向切削力相互抵消。
工件受力变形和振动小，加工精度高，适用于批量生产。
（5）采用磁力切削法车削细长轴：我们采用的磁力切削法的原理与反向切削法原理基本相同。
在车削过程中，细长轴由于受到磁力拉伸的作用，可以减少细长轴加工时的弯曲变形，提高细长轴加工精度。
3、合理地控制切削用量
切削用量选择的是否合理，对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。
因此对车削细长轴时引起的变形也不同。
（1）切削深度(t)：切削深度是指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(f)：车床车削时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(v)：提高切削速度有利于降低切削力。
这是因为，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，所以切削速度应严格控制。
对长径比较大的工件，切削速度要适当降低。
4、选择合理的刀具角度
为了减小车削细长轴产生的弯曲变形，要求车削时产生的切削力越小越好，而在刀具的几何角度中，前角、主偏角和刃倾角对切削力的影响最大。
（1）前角(γ)：车刀的前角大小直接着影响着切削力、切削温度和切削功率.增大前角，可以使被切削金属层的塑性变形程度减小，切削力明显减小。
增大前角可以降低切削力，所以在细长轴车削中，在保证车刀有足够强度前提下，尽量使刀具的前角增大，前角一般取γ=13°～17°。
（2）主偏角(kr):车刀主偏角的大小影响着3个切削分力的大小和
比例关系。
随着主偏角的增大，径向切削力明显减小，切向切削力在60°～90°时却有所增大。
在60°～75°范围内，3个切削分力的比例关系比较合理。
在车削细长轴时，一般采用大于60°的主偏角。
（3）刃倾角(λs)；车刀的倾角影响着车削过程中切屑的流向、刀尖的强度及3个切削分力的比例关系。
随着刃倾角的增大，径向切削力明显减小，但轴向切削力和切向切削力却有所增大。
刃倾角在-10°～+10°范围内，3个切削分力的比例关系比较合理。
在车削细长轴时，常采用正刃倾角0°～+10°，以使切屑流向待加工表面。
以上是我在加工细长轴的过程中，针对所出现的问题采取的一些措施，以及分析了这些措施的可行性。
在日常的加工过程中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，保证细长轴刚性，尽可能减少车削时产生的受力、受热变形较大的问题，是解决细长轴变形问题的关键。
参考文献：
（1）《科技通报》细长轴车削动特性的研究黄跃华张景勘 2001第4期（2）《机械制造与自动化》细长轴加工的关键技术问题研究何燕 2010年01期
（3）《石化技术》影响细长轴加工精度的原因及改进措施王占华 2003年02期。