细长轴加工措施及加工技术研究[1]
细长轴的加工
２ ． 跟 刀 架 的调 整 ．４ ４
在软件三爪上 车出一条宽度 为 ３ ｍ —５ ｍ的环形 凸带 （ 或 在工 件上绕一圈细钢丝 ）用 以夹 紧系长轴工件 的一端 ， ， 另一
端用后顶尖支承 。 这种装夹方法可 以使系长轴工件在 自由状
态 下定位 夹紧 ， 定心精度 高 ， 以克 服三爪 夹紧产 生弯斜 和 可
Ｓ ｉｎ ｅ ＆ ｔ ｃ ｏ ｏ ｙ ｖ ｅ ｃｅ ｃ ｅ ｈｎ ｌ ｇ ｉｗ
机械 与 电子
科 技 视 界
２１ 年 ８ ０１ 月第 ２期 ４
细长轴的加工
张 莉
（ 江苏 联合 职业 技术 学 院徐 州机 电工 程分 院
江苏
徐州
２１１） ２ ０ １
【 要】 摘 本文从细长轴的结构和加工过程中易出现的的变形来说明细长轴的加工特点， 从装夹和刀具选择两个方面讲述
２ 一夹一顶装夹细长轴工件 ． ２
让工件以 ４ ０／ ｉ 左右 的转速转 动， ０ｒ ｎ ｍ 将支承爪逐步压 向工件 表面研磨 ． 顺序是先外侧爪 ， 不加冷去润滑液 ， 使支承爪与工 件已加工的这一段表面反复进行研磨 ， 直至弧面全面接触 为 止； 然后用冷却液冲掉粉末 。 再研磨 ２ ３ ｎ即可使用 。 － ｍｉ
提高细长轴加工精度的措施
工 业 技 术1 细长轴变形的因素1.1切削力在车削加工中,切削力可分径向切削力、轴向切削力、切向力,在这些分力中对工件变形影响最大的是径向力,它可使细长轴沿径向被顶弯,其次是轴向力较大时会引起细长轴的轴向弯曲。
1.2切削热车削细长轴时,由于工件与刀具间的摩擦会产生大量的切削热,使细长轴的温度升高,从而使细长轴伸长,当其伸长量受到限制时,会使细长轴受到轴向挤压而弯曲。
2 提高细长轴加工精度的工艺措施2.1细长轴装夹方式一般轴类在机床装夹通常采用两顶尖或一夹一顶的方式。
但对于细长轴如果采用两顶尖装夹,由于受其自身重力的影响会产生弯曲,造成中心孔与顶尖接触不良,在切削力的作用下或将细长轴顶出,造成脱落。
故在实际车削加工中常采用一夹一顶装夹细长轴。
装夹时在卡爪内垫上Ф3～Ф5m m的钢丝圈,以使细长轴能自动调节其位置,避免在装夹时产生弯曲力矩;后顶尖选用弹性活动顶尖,用以补偿热伸长量,但要求弹性活动顶尖的圆跳动量不大于细长轴公差的1/3倍。
顶尖与中心孔接触时,接触力不能大,防止出现支顶变形。
2.2辅助支撑的选择采用一夹一顶装夹虽然对细长轴的热变形伸长量起到了一定的补偿,但在切削力作用下,细长轴会发生的径向弯曲,为减小切削力对变形的影响,常选用中心架或跟刀架等辅助支撑来提高工件系统的刚性。
中心架:适用于细长轴长径比不大,加工精度不高、允许分段切削或调头切削的情况。
使用时常在细长轴上切出一段圆柱面(称为支撑轴颈)安放支撑爪。
因支撑轴颈对于长径比较大的细长轴来说加工困难,故此在车削细长轴时常用跟刀架。
跟刀架:跟刀架有两爪跟刀架和三爪跟刀架。
车削加工中细长轴除承受切削力外,还要承受自身的重力作用,而两爪跟刀架在支承细长轴时,会因重力作用瞬时离开支承爪,而产生振动。
如果选用三爪跟刀架,细长轴被固定在三个支撑爪和刀具之中,不仅能够减小径向切削力产生的变形,而且能够抵消由于自重引起的变形,车削时不易产生振动,切削稳定性好。
细长轴的加工技巧
细长轴的加工技巧蚌埠液力机械厂马长明细长轴类的工件刚性很差，原来加工细长轴的方法是采用正向走刀，用90度主偏角车刀加工外圆，它的缺点是：在车削加工时很容易因车削力及重力的作用产生振动而变形，从而降低加工精度和表面光洁度，因细长轴的热扩散性能差，在切削热的作用下，会产生相当大的线膨胀，如果轴的两端为固定支承，则会因受挤压而弯曲变形。
当轴以较高速度旋转时，这种弯曲所引起的离心力，将进一步加剧轴的变形。
由于细长轴的加工时一次走刀的所需时间较长，刀具磨损大，从而增大了工件的几何形状的误差。
所以选择合理的车刀几何角度，对细长轴的加工质量有着至关重要的作用，针对细长轴在切削加工中存在的技术难点，通过实践总结出：改用75度左偏刀和反向走刀法切削细长轴类零件。
一、工件的装夹方式：（主要解决切削时产生的线膨胀）首先将棒料校直，用卡爪夹紧一端，一般在15毫米左右，在靠近卡爪5-10毫米处车出缩颈d，d的直径可随着D的大小产生变化，切退刀槽如图一所示，细长轴的另一端用弹性活动顶尖支承，当工件因切削热产生线性膨胀伸长时，弹性活动顶尖能自动后退，可以有效地补偿工件因热变形伸长，避免了热膨胀引起的变形。
心，这时在切削过程中工件就会产生振动，不能进行正常的切削。
如选用粗车时，车刀安装的位置高于机床中心0.5-1.5毫米.如图二所示,这样在实际切削加工中,工作前角γ1增大,使刀具前面磨损减小,便于切削,同时其工作后角α1则相应地减小,刀具后角的主要作用是减小和增大刀具后刀面与工件的摩擦,现在刀尖抬高0.5-1.5毫米,后角变小了,磨擦增大,切削时,刀具后刀面与工件表面有轻微的磨擦,相当于增加了一个支承点,使工件刚性增大,防止了切削时的低频振动,故而振动消失,细长轴表面的光洁度得到提高,保持了工件固有的刚性。
选用75度主偏角车刀，可有效地消除工件出现弓形，振动，车刀主前角γ为25度，γ棱边是25度，倒棱0.4-0.8毫米,由于倒棱和R4断屑槽的作用,它具有良好的断屑性能,同时由于刀尖角度的增大,增加了刀尖的强度和散热条件,车刀主后角为8度, α棱为-12度,倒棱为0.1-0.3毫米,增加了车刀后隙面支持在工件上的接触面积,防止了由于工件材料内部组织不均而产生的啃刀现象,并可消除低频振动。
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I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。
细长轴加工的相关技术探讨
细长轴加工的相关技术探讨摘要：为解决细长轴加工状态下产生的振动、变形等问题，人们通过使用跟刀架及设置更加合理的加工方案，来给细长轴加工的关键技术提供更加有品质的加工。
关键词：细长轴加工；几何参数；影响因素；技术讨论前言：在机械加工的复杂过程中，一般情况下，我们都把细长轴加工归结为难度系数较高的零件加工，主要原因是细长轴加工难度系数较大，加工技术控制难以掌握。
不过要是在实际工作中仔细探讨研究不难发现只要勤思慎查，找到其加工的内部奥秘，这又是简单易懂的。
之所以说细长轴加工难度较大，主要是因为它刚性差，散热性差，并且切削需要的工作时间长。
为了解决此类问题，人们需要改善其刚性并减弱或在根本上杜绝其变形。
1.变形产生的主要原因切削通常会采用两个嘴普遍的方法，其一为，一端顶尖支撑另一端卡盘夹紧。
其二为，两端同时顶尖支撑。
通过人们不懈的努力分析探索，研究出影响细长轴变形的两种主要因素。
首先是切削力，切削力一般分为几个不同的立同时进行，有进给力，背向力和主切削力，不同的切削力对切削时产生的影响也是不尽相同的。
产生形变也有有背向力的影响和进给力的影响两种。
背向力就是和运动方向上的力想垂直的力。
它会作用在机床上的刚性最薄弱的地方。
进给力同时也会有影响，相对于普通的车削来说进给力对变相的影响相对并不是特别的大，在一定程度上，人们都会忽略不计。
由上可知，细长轴的刚性比较差，进给力会大幅影响其变形，工件在产生变形的情况下，又受到到离心力的高速回转的影响，在不同程度上使变成变得更加剧烈。
其次是切削时产生的热量导致了变形。
在工件的切削过程中，会产生切削的热量，简称切削热，切削热的产生严重影响了工件的热伸长，由于在切削过程中刀具不断进行摩擦切削，使细长轴在切削时伸长量有局限性，这样致使了细长轴在收到挤压的状态下而产生变形。
2.刀具几何参数2.1.主要参数。
由上可知细长轴的刚性是特别差的，所以导致切削角度越小，对细长轴的影响越小，而影响切削角度的主要因素是刀具的主偏角和前角构成。
细长轴加工工艺的探讨
附 件 。跟 刀 架 的 形 式很 多 ， 但 不管 是 哪 种 ， 其 中 心都 必 须 与 卡盘 、 尾 座 顶尖 处 于 同 一 中心 上 。必 要 时 可将 圆柱 铰 刀 或 圆柱 铣 刀夹 持在 三 爪 卡 盘 上 ，对 跟 刀架 支 承 头 进 行 修 正 。加工 细 长 轴 时最 好 采用 三 爪跟 刀 架 ， 支 柱 的材 料为 普
小 容 易 引起 开 始 吃刀 的 振动 。
轴伸长 ， 当 其伸 长 量 受 到 限制 时 ， 会使 细 长轴 受 到 轴 向挤
压 而弯 曲 。
（ ２） 细长轴 的长度越长 ， 一次走 刀时间越长 ， 刀 具 磨 损也 越 大 ， 从 而 影 响零 件 的几 何 形 状精 度 ； （ ３ ） 细长轴 的热扩散性能差 ， 在切削热作 用下 ， 会 产 生 相 当大 的线 膨 胀 。如 果轴 的两 端 为 固定 支 承 ， 则 工 件 会 因伸 长 而 顶 弯 ， 这 样 就 会把 细 长 的 工件 车 成 “ 竹节” 形。 （ ４） 表 面 质 量 难 以 保证 。 由于 工 件 自重 、 变形 、 振动 ，
般 轴 类 在 机 床 装 夹 通 常 采 用 两 顶 尖 或 一 夹 一 顶 的
方式 。但 对 于细 长 轴如 果 采用 两 顶 尖装 夹 ， 由于受 其 自身 重力 的影 响 会产 生 弯 曲 ， 造 成 中心 孑 Ｌ 与 顶 尖 接触 不 良， 在 切 削力 的作 用 下 或将 细 长 轴顶 出 ， 造 成脱 落 。故 在实 际 车 削 加工 中常 采 用 一 夹 一 顶 装 夹 细 长轴 。装 夹 时 在 卡爪 内
２ ． ３ 辅 助支 撑 的选择 采 用 一 夹 一 顶 装夹 虽 然 对 细 长 轴 的热 变 形 伸 长 量 起
细长轴加工方法
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。
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，只需两只支承爪就可以了（图9--4），因车刀给工件的切削抗力F`r，使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。
但是实际使用时，工件本身有一个向下重力，以及工件不可避免的弯曲，因此，当车削时，工件往往因离心力瞬时离开支承爪、接触支承爪而产生振动。
细长轴的长径比,工艺难点及工艺措施
细长轴的长径比,工艺难点及工艺措施长径比指的是长度和直径的比值，是确定细长轴的重要参数。
细长轴的加工工艺主要涉及转动精度，材料切削精度，外形精度，硬度精度等多项技术指标，关键技术体现在工件轴稳定性，机床主轴稳定性等方面，存在着很高的技术难度。
具体工艺措施有：
（1）针对细长轴的转动精度，选用精度高、摩擦系数较小的主轴，滚针轴承或滚珠丝杠，以改善工件的定位精度；
（2）正确选择合理的数控系统，实现快速、精准的位移控制，以及合理的负载和滑动控制；
（3）采用高精度的刀具和工装夹具，确保进给及切削精度；
（4）采用夹紧装置提高加工稳定性；
（5）正确的润滑和制冷技术，可以改善细长轴的加工精度。
细长轴切削加工工艺方案分析
关键词：细长轴；工艺规划；装夹方式；插补；冷却液引言在机械加工中，一般将长度与直径之比（L/D）大于20的轴类零件称为细长轴[1]。
由于细长轴刚性差，在加工过程中由于切削力和切削热的作用，容易产生弯曲变形，改变规划的刀具和零件相对运动轨迹，加工后也常常会出现竹节、凸肚、锥形等加工缺陷[2]，使工件尺寸精度和表面粗糙度达不到设计要求，废品率高，效率低。
为解决上述问题，国内外众多学者做了多方面研究，提出了一系列解决方案。
刘旭[3]在研究细长轴加工时将尾座顶尖换成弹性回转顶尖，有效避免尾座顶尖卡死现象。
黄小东等[4]为了解决细长轴加工中振动较大，对心不准，表面质量差的问题，设计了一种双头带锥度车削专用机床，大大提高了生产效率。
马伏波等［5］建立了正向走刀和反向走刀车削细长轴误差计算数学公式，为提高加工精度提供了理论依据。
王小翠等[6]分析了装夹方式对工件挠曲变形的影响，提出了切削用量优化及加工变形误差补偿方案，实现柔性工件的高效精密数控加工。
胡月明[7]提出了采用数控随动支架控制细长轴的挠度变形，保证了背吃刀量在切削过程中的稳定性，进而保证加工精度。
韩荣第等[8]设计了专用的跟刀架，使工件的加工精度和表面粗糙度得到大幅度提高。
Shawky等[9]设计了传感器实时监测细长轴的壁厚，对车刀的切削位置进行闭环控制，来提高细长轴的加工质量。
Choudhury等[10]设计了刀具在线振动检测及减振系统，通过光纤传感器，将测量的刀具相对于工件的变化位移传递给振动控制组件，振动控制组件产生力来减小这种变化以此减少振动。
学者的研究成果在一定程度上解决了细长轴加工中的一些问题，但某公司在做“分拣工作站”项目时，需要细长轴，现有方案要么条件不具备，要么方案不可行。
因此，在加工该轴时，减小加工装夹时的长径比，加工另一端时配合软爪，在零件出现尺寸超差时灵活运用圆弧插补和直线插补相结合的插补方式进行编程。
利用现有机床设备，该工艺方案可加工出符合设计要求的细长轴。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
细长轴加工措施及加工技术研究
- 1 -
细长轴加工措施及加工技术研究
摘要：分析了细长轴加工的特点及引起变形的主要原因，并从工艺方面入手提出
具体的解决方法，以提高细长轴的加工质量
关键词：细长轴 工艺 切削 调整 解决办法
细长轴是指长度与直径之比（L/D）大于20的轴。此类零件虽然结构简单，
但是有由于工件本身的形状特点导致加工难度大，一直被认为是机械加工的中的
难题。
细长轴加工难度大的主要原因：
1、细长轴刚性差，在加工过程中很容易受到切削力、夹紧力、重力和惯性
等外力作用，而产生变形，破坏刀具和零件之间的正确位置关系，使零件的加工
精度降低。
2、细长轴的长度越长，一次走刀时间越长，刀具的磨损也越大，从而影响
零件的几何形状精度
3、细长轴的热扩散性能差，在切削作用下，会产生相当大的线膨胀。如果
轴的两端为固定支撑，则工件会因伸长而弯曲，这样就会把细长的工件车成“竹
节”行。
4、切削中会产生振动，而产生振动的原因非常复杂，振动不仅恶化加工工
件表面的质量，缩短了刀具和机床的寿命，尤其是共振时使加工根本无法进行，
就加工中而言，有来自外界的强迫振动，也有来自系统内部的自激振动，低频振
动会产生坡度，高频振动会产生微观不平度，细长轴工件长度大，刚性差，加工
时很容易产生弯曲变形和振动，给加工带来一定的困难，几何形状精度和表面质
量不好保证。
细长轴加工措施及加工技术研究
- 2 -
加工前的准备工作：
1、机床的调整：细长轴的加工过程需要使用床身导轨的全部或大部分，因
此机床本身的精度对加工效率、质量有着相当重要的影响。由于机床导轨面磨损
程度不同，因此首先要对机床做适当的调整。使主轴中心和尾座顶尖中心线与导
轨全长平行。
2、跟刀架调整：跟刀架是加工细长轴及其重要的附件。跟刀架的形式很多，
但不管是哪种，其中心都必须与卡盘、尾座顶尖处于同一中心上（如 图1）。必
要时可将圆柱铰刀或圆柱铣刀支持在三爪卡盘上，对跟刀架支撑头进行修正。加
工细长轴时最好采用三支柱的跟刀架，支柱的材料为普通铸铁，因为这种材料的
磨损较小能保证加工精度，而且不会研伤工件表面，能提高工件表面的光洁度。
跟刀架爪与工件表面要接触良好，其压力大小是由操作者手感控制，不得过紧或
过松。过紧，工件随着走刀，会产生竹节形误差，表面粗糙度加大；过松，工件
容易跳动产生椭圆形、三菱形、竹节形等误差，表面粗糙度也会增大。
图1 跟刀架架设示意图
3、棒料的校直：对于精度要求高的零件要采用热校直法校直棒料，不宜冷
校直，忌锤击。
加工时过程中的变形问题：
1、切削力导致变形
在车削过程中，产生的切削可以分解为轴向切削力Fx、径向切削力Fy及切
向切削力Fz，它们将使轴产生水平和纵向方向的弯曲。
细长轴加工措施及加工技术研究
- 3 -
2、切削热产生的影响
车削加工产生的切削热会引起工件热伸长，在车床上车削细长轴采用的传统
装夹方式主要有两种：一种是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车尾架尖支撑
（一夹一顶）如图2；
图2 一夹一顶装夹方式
另一种是细长轴的两端均由顶尖支撑（双顶尖）。由于在车削过程中，卡盘
和尾架顶尖都是固定不动的，这就使细长轴受热后的轴向伸长量受限，导致细长
轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
3、装夹不当引起的变形
车细长轴时，由于使用跟刀架，若支撑工件的两个支撑块对零件压力不适当，
会造成轴弯曲变形而影响加工精度。若压力过小或不接触，工件产生让刀现象，
切削直径变大；若压力过大，零件会被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就
小。同时，跟刀架的移动会使支撑块在小直径外圆处与工件脱离，切削力使工件
向外让开，切削深度减小，车出直径变大。到大直径圆处，又把工件压向车刀，
使车出的直径变调，这样连续有规律的变化，会把细长的工件车成“竹节”形，
给切削加工带来困难，不易获得良好的表面粗糙度和几何精度。因此，提高细长
轴加工精度的问题，实际上就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。
细长轴加工过程中合理控制切削用量和方法：
在加工中切削用量要合理，切削力的大小不同，切削热的多少是不同的，对
加工细长轴时引起的变形也是不一样的。
1、要求粗车，工件弯曲度不大于1mm；精车时，工件弯曲度不大于0.2mm。
2、切削深度增加时，产生的切削力增加，切削热增大。细长轴受力时，因
受热而变形，所以细长轴加工时，应尽量减少切削深度。
细长轴加工措施及加工技术研究
- 4 -
3、切削速度要合理，中速粗车和低速精车的方法，适应性强，对机床精度
要求也不高，但能大大提高加工效率。
细长轴加工时刀具的选择：
刀具是完成切削任务的关键所在。对于加工高精度的细长轴类零件来说，刀
具材料可采用YT15硬质合金，刀刃必须研磨平直，表面粗糙度达Ra0.8以上，
刀具的主要几何参数也应进行合理的选择，这样不仅能提高刀具耐用度，而且可
以达到较高的加工精度。主要集合参数如下：
1、主偏角K：当切削深度和进给量不变时，主偏角增大，刀具对工件产生的
径向力减小，轴向力增大，这样能减少切削振动和弯曲变形，所以在粗车细长轴
时取K=75°~ 80°，精车时取K=85°~ 90°。
2、前角γ、后角α：一般取γ=20°~ 25°，α=2°~3°时切削轻快。前
角增大振动会随之下降，所以在粗加工时或字加工碳素钢的材料时可选较小值，
在精加工或加工不锈钢材料时前后角可相应增大。
3、刀尖圆弧半径r：为延长刀具的使用寿命，一般要磨出刀尖圆弧半径r，
但r太大会使径向分力增大，使振动随之加强，因此一般取r=0.15~0.50mm
另外，在车刀安装时，刀尖应高于工件回转中心0.2~0.4mm，使车刀后面有
轻微的接触，以防止工件上下窜动，从而减少工件的低频振动，增加切削过程的
平稳性。时间证明这种车削效果很好。
精心准备和调试，车刀切入工件后，迅速调整跟刀架与工件表面接触，供给
充足的冷却液，冷却，润滑，吸收切削产生的热量。刀具与工件的摩擦情况，降
低切削热、变形和刀具磨损，提高加工精度。细长轴的热扩散差，热量的增加使
工件伸长，加工过程中还应注意调节顶尖的松紧程度。
采用以上的措施，可使低刚度的细长轴零件精度大大提高，简单易行，提高
生产效率，细长轴加工工艺复杂，稍有疏忽就有可能出现问题，除了提供必要的
工艺保证外，随时注意眼看、耳听、手摸，发现问题解决问题，来提高细长轴的
工艺水平。
细长轴加工措施及加工技术研究
- 5 -
参考文献：
[1]车路.车工技术丛书.北京出版社，1993.05
[2]任信华.车工工艺学.科学普及出版社，1985.01
[3]赵志修.机械制造工艺学.机械工业出版社，1985.03
[4]顾崇衔.机械制造力学分析.机械设计与制造,2004.10