引言

      通常將工（gōng）件的長度與直徑之比（即長徑比）大於25（即L/D>25）的軸類零件稱（chēng）為細長（zhǎng）軸（zhóu）。細（xì）長軸雖然外形並不複（fù）雜，但由於其自身剛（gāng）度低（長徑比越大，剛（gāng）度越低），車削時受切削力、重力、切削熱等因素的影響，容易發（fā）生彎曲變形，產（chǎn）生振動、錐（zhuī）度、腰鼓形（xíng）和竹節形（xíng）等（děng）缺陷，難以保證加工精（jīng）度（dù），使細長軸的車削（xuē）成為（wéi）難度較大加工工藝。因此，采用反向進給車削，配合（hé）最佳的刀具（jù）幾（jǐ）何參數、切削用量、拉緊裝置和軸套式跟刀架等一係列有效措施，以提高細長（zhǎng）軸（zhóu）的剛性，得到良好的幾何精度和理想的表麵粗糙度，來保證細長軸的加工（gōng）要（yào）求。

      一、細長（zhǎng）軸在加工中常見的問題

      1、受熱變（biàn）形而伸長。

      細長軸車削時熱擴散性差、工件受熱伸長變形產生相當大的線膨脹，當工件（jiàn）兩端頂緊時易產生彎曲。

      2、工件剛度差

      車削時工件（jiàn）受到切削力、細長的工件由於自重下垂（chuí）、高（gāo）速旋轉時受到離心力等都（dōu）極（jí）易使其產生彎（wān）曲變形。

      3、表麵加（jiā）工質（zhì）量難以保證

      由於工件自重（chóng）、變形、振動，影響（xiǎng）工件圓柱度和表（biǎo）麵粗糙度。

      二、提高細（xì）長軸的加工精度及注（zhù）意事（shì）項

      1、選（xuǎn）擇合適（shì）的裝夾方法

      （1）一夾一頂的（de）裝（zhuāng）夾法。采用一夾一頂的裝夾方式（shì）。在該裝夾方式中，如果頂尖頂得太緊（jǐn），除了可能將細長軸頂彎外（wài），還能阻礙車削時細長軸的受熱伸長，導（dǎo）致（zhì）細長軸受到軸（zhóu）向擠壓而產生彎曲變形。另外卡爪夾緊麵與（yǔ）頂尖孔可能不同軸，裝（zhuāng）夾後會產生過定位，也能導致細長（zhǎng）軸產生彎曲變形。因此采用一（yī）夾一頂裝（zhuāng）夾方式時（shí），頂（dǐng）尖應采用彈性回轉頂（dǐng）尖，使細長軸受熱後（hòu）可以自由伸長，減少其受熱彎曲（qǔ）變形；同（tóng）時可在卡爪與細長軸之間墊入一（yī）個開口鋼絲圈，以減少卡爪與細長軸的軸向接觸（chù）長度，消除安裝時的過定位，減少彎（wān）曲變形。

      （2）兩頂尖裝（zhuāng）夾法。采用兩頂尖裝夾，工件定位準確，容易（yì）保（bǎo）證同軸度（dù）。但用該方法裝夾（jiá）細（xì）長軸，其（qí）剛性較差，細長軸彎曲（qǔ）變（biàn）形較大，而且（qiě）容易產生振（zhèn）動。因此隻（zhī）適宜於長徑比不大、加工餘量較小、工件加工精度要求不高、多台階軸類（lèi）零件的加工。

      （3）采用反向進給方法車削細長軸。反向切削法就是車削時床鞍帶動車刀由（yóu）主軸卡盤開始向尾（wěi）架方向進給（gěi）。這（zhè）樣在加工過（guò）程中產生的軸向（xiàng）切削力使細（xì）長軸受拉（lā）（與工件伸長變形方向（xiàng）一致），由（yóu）於細長軸左端通過鋼絲圈固（gù）定在卡盤內，右端支撐在彈性回轉頂尖上（shàng），可（kě）以自由（yóu）伸縮，不易產（chǎn）生彎（wān）曲變形，可以有效地補償刀具至尾架（jià）一段的工（gōng）件的受壓變形和熱伸長量，避免工件的壓彎變形。

1-鋼絲圈（quān）；2-三爪跟刀架；3-彈性回（huí）轉頂尖；4-幾何角度合理的車刀圖1

      （4）采用跟刀架和中心架。使用跟（gēn）刀架支撐細長軸（zhóu）時，跟刀架固定在床鞍上跟在（zài）車刀的後麵（miàn），隨車刀的進給移動，抵消了背向力，並增加工件的剛度，減（jiǎn）少變形，從而提高細（xì）長軸（zhóu）的形狀精（jīng）度並減（jiǎn）小表麵（miàn）粗造度，傳統（tǒng）上采用跟刀架和中心（xīn）架，相當（dāng）於在細長軸上增加了一個支撐，增加了細長（zhǎng）軸（zhóu）的剛度，可有效地減少徑向切削力對細（xì）長軸的影響。

      2、合（hé）理選擇細（xì）長軸（zhóu）車刀的幾何參數

      車削（xuē）細長軸時，由於工件剛度低，車刀的幾何形狀對減（jiǎn）少作用在工件上的切（qiē）削力（lì），減少工件彎曲變形和振動，減少切削熱的（de）產生均有明顯（xiǎn）影響，而在刀具的幾何角度中，前角、主偏（piān）角和（hé）刃傾角對切削力的（de）影（yǐng）響最大。選擇時主要考（kǎo）慮：

      （1）前角(γ0)。其大小直接影響著（zhe）切削力、切（qiē）削溫（wēn）度和切削功（gōng）率，增大前角，以減少切削力和切削熱（rè），前角一般取γ0=15°～30°。

      （2）主偏角(Kr)。車刀主偏角Kr 是影響（xiǎng）徑向（xiàng）力的主要因素，在（zài）不影響刀具強度的前提下，應（yīng）盡（jìn）量增大車刀主偏角，以減小徑向力，從而減小細長軸的彎曲（qǔ）變形。一般細長軸（zhóu）車刀的（de）主偏角選Kr=80°～93°。

      （3）刃傾角(λs)。影響著車削過程中切屑的流向，選擇正值刃傾角，使切屑流向待加工表（biǎo）麵，通常采用正刃傾角+3°～+10°。此外（wài），車刀也容易切入工件。

      （4）後角較小α0 =4°～6°，起防振作用。

      （5）要求切削刃表麵粗糙度Ra≤0.4 μ m,並保持切削刃（rèn）鋒（fēng）利。

      （6）車刀前麵應該磨有R1.5～3mm 的斷屑（xiè）槽，使切削順利卷曲折斷。

      （7）為了減少（shǎo）徑（jìng）向切削力，應選擇較小的刀尖圓弧半徑（re<0.3mm）。倒棱的寬度也應選得較小，取倒棱寬br1=0.5f。

      此外，選用紅硬性和耐磨性好的刀片材料（liào）（如硬質合金YT15、YT30、YW1 等），並提高刀尖的刃磨質量，使切削刃經常保（bǎo）持鋒利，表麵粗造度Ra 值小（xiǎo）於0.4 μ m。

圖2 刀具幾何角度圖

      3、合理（lǐ）地控製切削用量

      切削用量選擇的是否合理，對切削過程中產生的切削力（lì）的（de）大小、切削熱的多少是不（bú）同的，對（duì）車削細長軸時引（yǐn）起的變形也是不同的。車（chē）削細長軸時，一般在加工長徑比及材料韌性大時（shí），選用較小的切削（xuē）用量，即多走刀，切深小（xiǎo），來減（jiǎn）少振動，增加剛性。

      （1）背吃刀量（liàng）( α p)

      隨著切削深度的增大，車削時產生的切削熱隨之（zhī）增大，引起細長軸的受力、受熱變形也增大。因此在車削細長軸時，應（yīng）盡量減少背吃刀（dāo）量。

      （2）進給量(f)

      進給量增大會使切削厚度增加，切削力增大。但切（qiē）削力不是按正比增大。

      （3）切（qiē）削速度( υc )

      提高切（qiē）削（xuē）速度有利（lì）於降低切削力。這是因為（wéi），隨著切削（xuē）速度的增大，切削溫度（dù）提高，刀具與（yǔ）工件（jiàn）之間的摩擦（cā）力減小，細長軸的（de）受力（lì）變形減小，所以切削（xuē）速度應控製在（zài）一定範圍。對長徑比較大的（de）工件，切削速度要適當降（jiàng）低。

      4、注意事項

      （1）為防止長細長軸產生錐度，車削前必（bì）須調整尾座中心，使之與車床主軸中心（xīn）同（tóng）軸（zhóu）。

      （2）車削時，應隨時注意頂尖的鬆（sōng）緊程度（dù），檢查方法是開動車床使工件回轉，用右手拇（mǔ）指（zhǐ）和食指捏住彈性回轉頂尖的轉動部分，頂尖能停止回轉，鬆（sōng）開（kāi）手指（zhǐ）後，頂尖能（néng）恢複回轉，說明頂尖的鬆緊程度適當。

      （3）粗（cū）車時應選擇好第一次切削深度，必須保證將工件毛胚（pēi）一次進刀車圓，以免影響跟刀架的正常工作。

      （4）車削過程中，應隨時注意支撐爪（zhǎo）與工件表麵（miàn）的接觸狀態及支撐爪的磨損情況，並隨時作出相應的調整。

      （5）車削過程中，充分加（jiā）注切削液可有效地減少工（gōng）件所吸收的熱量，減少工件的熱變形伸長，還可以降低刀尖的溫度和延長刀具的使用壽命。因此，加工細長軸（zhóu）時，無論是低速切（qiē）削，還是（shì）高速切削，都必須充分加注切削液。

      結論

      綜上所述，對於細長軸的加工來講，要想保（bǎo）證細長軸的加工質量要求，就要通（tōng）過采用合適的裝夾方式和先進的加工方法，選擇合理的刀具角度（dù）和切削（xuē）用量等措施，這樣細長軸車削問題便會迎刃而解（jiě）。