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技术推广高精度细长轴的车削方法侯学民(商丘工学院机械工程学院，河南商丘476000)摘要:本文阐述了车床的调整、夹具的调整、改进刀具角度、采用有效的加工方法等4个方面进行的技术调整，以期解决一些相关问题。
关键词:细长轴;车床;车刀;跟刀架车削高精度细长轴主要采用以下几方面的措施：1车床的调整1.1调整车床尾座中心线与车床床身导轨的平行度用一根接近工件长度的样棒，一端塞人车床主轴锥孔, 另一端用尾座顶尖支顶。
把百分表放在中拖板上，使触头与 样棒上面接触，用手均匀移动大拖板，观察百練表针的摆动情况，记录摆针的2个极限位值数值。
2个极限位值数值 之差，即百分表的读数差，也是车床尾座中心线与车床床身 导轨的平行度误差。
若出现雛，可用厚度与读数差相同的 薄铜皮窄条,垫入车床尾座与床身导轨面间进行调整。
1.2调整车床小、中、大拖板塞铁与拖板导轨面之间的间隙重点调整中拖板塞铁与拖板导轨面之间的间隙。
调整 方法:分别旋紧或旋松中拖板两端的调节螺钉，使塞铁与导 轨面之间的间隙适中(用0.04 mm的塞尺，塞入缝隙中，深 度约为20mm)。
用手转动中拖板手柄,感觉轻松自如，无 阻滞感。
但又不会出现“扎刀”现象即可。
这样既能精确控 制中拖板刻度，又使车削过程平稳，操作方便。
2 改用3只卡爪的跟刀架普通车床上的跟刀架一般使用的是2只卡爪，为了增加 工件的装夹刚性，防止车削加工中振动，用3只卡爪的顧架。
并増大支承爪的支撑面积(増大支承爪宽度，一般为工 件直径的1〜1.5倍，修整支承爪圆弧半径,与工件半径吻 合)。
如果将跟刀架改制成相互垂直分布的3只卡爪，另一 面由车刀抵住，这样工件外圆被夹持在刀具和3个支承爪之 间，上、下、左、右的移动均受到限制，只能绕轴线旋转。
这样 就有效地减少了切削振动，减少了工件变形。
为了增加支承 爪的耐磨性，也可选用HT200的灰铸铁做支承爪材料。
该 材料硬度低且耐磨,不易损伤已加工表面，从而提高了表面 质量。
细长轴的车削摘要：细长轴是指长度与直径之比大于25（L/d＞25）的轴类零件。
由于细长轴刚性差，故在车削过程中会出现工件受热伸长会产生弯曲变形，甚至会使工件卡死在顶尖间无法加工；工件受切削力作用产生弯曲，从而引起振动，影响工件的精度和表面粗糙度；由于工件自重、变形、振动，影响工件的圆柱度和表面粗糙度；工件高速旋转时，在离心力的作用下，加剧工件弯曲与振动。
因此，切削速度不能过高。
针对细长轴的加工特点，采取相应的措施就可以保证细长轴的加工质量要求。
关键词细长轴工艺分析装夹切削用量振动刀具角度冷却液前言：在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾座顶尖支承(一夹一顶)；另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。
为了增加工件的刚性，采用中心架或跟刀架辅助支承。
下面就结合生产实例（见图1—1）用跟刀架支承车削细长轴的方法，采取相应的措施保证其加工质量作一论述。
一、工艺分析1. 分析图样（1）工件总长800mm,外圆φ30 0 -0.033mm长755mm,工件两端有φ20 0 -0.033mm的外圆。
（2）外圆φ30 0 -0.033mm的圆度公差为0.02mm，对φ20 0 -0.033mm的外圆轴线的径向圆跳动0.03mm。
2. 准备工作（1）检查毛坯余量及弯曲情况，弯曲过大必须校直。
（2）检查跟刀架支承爪使用情况，如发现支承爪端面磨损严重或弧面太小应取下车正端面。
（3）刃磨好粗精车外圆车刀及准备必要的量具。
3. 工序设计（1）车端面及钻中心孔（端面车除毛坯痕即可）。
（2）调头车φ32mm×10mm（备装夹用，台阶使轴向无法位移）。
（3）一端夹住φ32mm×10mm，另一端顶上弹性活顶尖（如图1—2）。
装好跟刀架。
l—顶尖 2—压盖 3—锥柄体 4、6—滚针轴承 5、12—隔圈 7—弹簧 8—垫圈 9—调节螺钉 10—放松螺母ll—推力轴承图1—2 弹性活动顶尖（4）利用毛坯余量试切削，找正工件的锥度，要求在0.01mm以内。
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。
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。
细长轴的加工方法细长轴的加工方法是指在机械加工过程中对于长度较长、直径相对较小的轴类工件所采取的一系列加工工艺和方法。
这类工件在许多领域中都有广泛的应用，比如汽车制造、航空航天、机械制造等。
细长轴的加工方法主要有以下几种：1. 切削加工：细长轴通常通过车床、铣床、钻床等机床进行切削加工。
在车床上，可以采用车削、车磨等方式进行加工，通过刀具不断地切削和磨削，逐步将粗加工的轴件加工成细长轴。
在铣床上，可以采用铣削、镗削等方式进行加工，通过刀具的旋转和移动，将工件表面的一定量材料切除，以达到加工精度和表面质量的要求。
2. 磨削加工：磨削是细长轴加工中常用的一种方法，通过磨削工具与工件表面的相对运动，将工件表面的一定量材料切除，以达到加工精度和表面质量的要求。
磨削加工分为外圆磨削和内圆磨削两种，分别适用于细长轴的外圆面和孔内面的加工。
常用的磨削加工方法有普通磨削、中心磨削、无心磨削和滚动磨削等。
3. 精密加工：细长轴的加工精度要求比较高，常常需要进行精密加工。
精密加工包括线切割、电火花加工、焊接等。
线切割是利用线切割机将工件切割成需要的形状，可以实现高精度的加工。
电火花加工是利用电火花放电烧蚀工件表面的加工方法，可以实现对轴件表面的高精度加工。
焊接是将两个或多个工件通过热源加热到熔融状态，使其熔合在一起的加工方法，通过焊接可以实现对细长轴的连接。
4. 其他加工方法：除了以上几种常规的加工方法外，还有一些特殊的加工方法可用于细长轴的加工。
比如深孔加工、滚压加工、冲压加工等。
深孔加工是通过刀具在细长轴上钻孔，可以实现对轴内腔的加工。
滚压加工是利用滚轮对工件表面施加压力，使其产生塑性变形，从而改善轴件的表面硬度和粗糙度。
冲压加工是将细长轴放置在冲压模具中，通过冲击力将轴件冲压成需要的形状。
细长轴的加工方法在实际应用中需要根据工件的具体要求和加工精度来选择，确保加工精度和表面质量的要求。
同时，在细长轴的加工过程中，还需要注意工艺参数的选择、刀具的使用和切削润滑的控制，以确保加工质量和工件的加工效率。
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。
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。
普通车床加工细长轴工艺制作和加工方法一般工件长度与直径25：1 时称为细长轴。
干过车工的人都知道，细长轴是机床加工中最难加工的一种零部件。
过去在机械加工行业当中有句俗话：“车工怕车杆，钳工怕挫眼”。
“杆”就是指细长轴。
“眼”，指的是孔。
实际上这句话现在来讲也不过时。
细长轴始终是困扰着机床加工中的一项技术难题。
下面根据我多年干车工的实际经验给大家讲一讲在普通车床上车削细长轴的工艺制作和加工方法：一，下料：细长轴的下料尺寸和一般零部件的下料尺寸有一些区别，通常的零部件下料长度加长5-6mm直径加大2-3mm即可。
而细长轴就不同了，由于细长轴的刚性差，主轴旋转起来所产生的离心力比较大，工件在加工过程中，很容易脱落，造成机械事故和人伤亡事故。
为了安全起见，卡盘爪加持的长度一般不少于20mm下料尺寸一般为30长，直径最少加大5-6mm。
二，粗车：也就是除锈，主要是给调质打基础，除锈的方法一般的分三种：1），锉刀挫。
2），砂布打。
3），车刀车。
一般的前两种不用。
用车刀车一下见光为止。
注意，在编排工艺的时候一定要注明不准打中心孔三，调质，硬度可根据技术要求而定。
四，校直，1),在平板上用锤子敲打的方法。
2)，用压力机校直的方法。
五，时效，一般在空气中放置一段时即可。
六，车：一般的可分为粗车、半精车、精车三种细长轴的装卡方法，可分为一夹一顶、两顶和一加一拉的方法。
今天我给大家讲的是一夹一顶的方法加工细长轴。
首先平端面，打中心孔，最好是两头打中心孔，但不能同时把两头的中心孔打出来。
由于细长轴本身的刚性差，故在车削过程中过程中会常常出现以下问题：1 在切削过程中，工件受热会产生弯曲变形，甚至会使工件卡死在顶尖间而无法加工。
2 工件受切削力作用产生弯曲，从而引起震动影响工件的精度和表面粗糙度。
3 由于工件的自重、变形、振动影响工件圆柱度和表面粗糙度。
4 工件在高速旋转时，在离心力的作用下，加剧工件弯曲与振动。
因此，切削速度不宜过高。
概述细长轴类零件加工工艺过程对于加工中小批量的轴类零件，工程上一般采用普通车床进行加工，此篇文章中零件的加工工艺过程分析是以C6132车床为基础的，通过对零件进行工艺分析后制定出相应的加工工艺过程。
分析零件的作用及零件图上的技术要求，零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度及设计基准，零件的材质及机械加工的工艺性三方面后，最后制定加工工艺过程。
下面将通过一个分析实例来进行分析。
如图1所示：一个长度为157mm的用作后轮轴的细长轴类零件。
1 工艺分析（1）對零件的作用及零件图上的技术要求分析。
轴起着支撑传动零部件、传递力矩的作用。
轴的基本结构是由回转体组成，实例中轴的主要加工表面有外圆柱面和螺纹。
轴上支承轴颈和配合轴颈是最重要的加工表面，轴上支承轴颈直接影响后轮轴的回转精度，轴上配合轴颈影响传动件安装后是否产生跳动，影响轴的同轴度。
（2）零件的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度的分析。
为保证整个产品的性能，这就要求轴的左右两边相关部分必须同轴，因为实例中轴的长度较长，很难保证同轴度，而且Φ3部分较细，所以采用套筒装夹；为使安装位置精度高，利用阶梯轴来实现轴向定位；支撑轴颈和配合轴颈的粗糙度会影响轴的回转精度，所以粗糙度要求较高。
（3）材料选择。
对于细长的轴类零件，综合考虑零件的作用及技术要求，计算并选择能够达到预期要求的材料。
例如，细长的轴类零件如果强度要求较高，则可选择成型圆钢。
选材的不同对零件加工工艺过程中的工序次序及工序内容有一定影响，实例分析中选择成型圆钢。
2 加工工艺过程（1）主要表面的加工方法。
轴为回转体结构，在车床上进行加工，支撑轴颈和配合轴颈部分因精度较高，故采用：粗车→半精车→精车；其余外圆柱采用：粗车→半精车。
各外圆表面应尽量减少装夹次数，用同一把刀具完成加工，以保证加工质量，提高生产效率。
（2）装卡方法。
后轮轴较长，为便于加工，并保证同轴度，装卡时宜采用“一夹一顶”的方法。
通常将长径比＞20的轴称为细长轴，其车削加工是一项很难的加工技术。
传统的细长轴类零件通常是在普通车床上加工，操作人员的技术水平很大程度上决定了零件的加工质量，而且效率低下。
应用更先进的自动化数控技术来生产超细长轴类零件是必然趋势，笔者提出了一种较为创新的加工变径超细长轴类零件的方法，并经实际验证取得了良好的效果。
1. 细长轴类零件加工难点分析1）细长轴类零件的刚性差，长径比大，切削时不仅易产生振动和热胀变形，而且需要具备一定比例的锥度。
2）细长轴在高速车削时，局部温度会急剧上升，产生较大的线膨胀，因其散热性差，导致细长轴弯曲变形，影响车削精度。
3）细长轴轴向尺寸大，车削时要求较小的进给量，刀具极易磨损，在实际加工中很容易出现崩刀、啃刀等刀具损坏现象，产生竹节形误差和麻花形误差。
2. 细长轴振动基本理论细长轴车削振动问题属于连续系统振动，其有无穷多个自由度，可以用偏微分方程对其进行描述。
在建立细长轴切削的受力模型时，可将尾座处简化为一个简支座；跟刀架只能限制X、Y方向位移，Z向可以自由移动，可将跟刀架简化为一个简支座；将自定心卡盘处简化为一个固定支承，则可建立细长轴车削时的受力简图，如图1所示。
图1 细长轴车削受力简图1—尾座2—跟刀架3—自定心卡盘在主切削力、轴向切削力、径向切削力和约束的共同作用下，细长轴将主要出现径向振动和轴向振动，假设细长轴材料为理想弹性体且满足以下三个条件：一是质量均匀分布，二是各向同性，三是服从虎克定律，这样就可以对细长轴的径向、轴向振动进行理论推导。
3. 变径超细长轴车削加工专用机床设计笔者根据所要加工零件的特点设计了专用数控机床，对一台型号为CA6140/3000的数控车床进行了数控化改造，在基本机械改造的基础上，针对细长轴类零件的加工难点进行分析，在反复试验的基础上，最终确定了液压可适应跟刀架、拉式尾座和双卡盘结构组合的加工方案，具体改造方案如下所述。
（1）液压可适应跟刀架（见图2）该专用机床设计了一种液压可适应跟刀架，在安装时确定好卡轮与刀具之间的距离，并确保液压跟刀架三爪完全与细长轴接触。
细长轴加工工艺一、工艺概述细长轴是指长度大于直径10倍的轴类零件，广泛应用于机械、航空、航天等领域。
其加工难度较大，需要经过多道工序才能完成。
本文将详细介绍细长轴的加工工艺。
二、材料准备1.选择合适的材料。
常用的材料有碳素钢、合金钢等。
2.对材料进行切割。
根据长度要求，将材料切割成相应长度。
三、车削加工1.粗车。
将材料放入车床上，进行粗车加工。
首先要确定好中心线，并进行装夹固定。
2.精车。
在粗车基础上，进行精车加工。
主要是为了提高表面平整度和精度。
3.修整端面。
在端面处进行修整，以保证端面平整度和垂直度。
四、磨削加工1.外圆磨削。
采用外圆磨床对轴身进行磨削，以提高尺寸精度和表面质量。
2.内孔磨削。
对于有内孔的轴类零件，在内孔处采用内圆磨床进行磨削。
3.端面磨削。
采用平面磨床对端面进行磨削，以保证平整度和垂直度。
五、齿轮加工1.车削齿轮。
将轴类零件放入数控车床上，进行齿轮车削加工。
2.滚齿。
在车削基础上，采用滚齿机进行滚齿加工，提高齿轮精度和耐磨性。
六、淬火处理1.淬火前准备。
在淬火前，需要对轴类零件进行清洗和预热处理。
2.淬火。
将轴类零件放入油池中进行淬火处理，提高硬度和耐磨性。
3.回火。
在淬火后，需要对零件进行回火处理，以提高强度和韧性。
七、表面处理1.抛光。
采用抛光机对表面进行抛光处理，提高表面质量。
2.镀层。
根据使用要求，在表面涂覆一层保护性涂料或金属镀层。
八、检验1.外观检验。
对于表面质量要求较高的细长轴，需进行外观检验，如裂纹、气泡等。
2.尺寸检验。
对轴类零件的尺寸进行检验，以保证精度和质量。
九、包装运输1.包装。
根据轴类零件的大小和重量，选择合适的包装材料进行包装。
2.运输。
选择合适的运输方式，将轴类零件送到客户手中。
以上就是细长轴加工的详细工艺流程，通过多道工序的加工处理，可以保证细长轴的精度和质量，达到客户要求。
细长轴车削变形因素与解决方法探讨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。
普通车床细长轴车削加
工工艺
文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
普通车床细长轴车削加工工艺（
长度与之直径比大于20～25(即L/d≥20～25)的轴称之为细长轴。
这类零件一般在车床上进行加工。
在车削过程中，由于其刚性差，在切削力和切削热的作用下，细长轴很容易产生弯曲变形，这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性，使加工出来的细长轴产生中间粗、两头细的形状，严重影响零件的加工精度.同时细长轴产生弯曲变形后，还会引起工艺系统振动，影响零件的粗糙度。
在切削力、重力和顶尖顶紧力的作用下，横置的细长轴是很容易弯曲甚至失稳，提高细长轴的加工精度问题，就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。
因此，采用反向进给车削，配合以最佳的刀具几何参数、切削用量、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。
以提高细长轴的刚性，得到良好的几何精度和理想的表面粗糙度，保证加工要求。
2细长轴车削的工艺特点
细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点：①细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。
②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。
③由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。
④车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。
若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟
刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形。
造成机床、工件、刀具工艺系统的刚性不良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
3引起细长轴产生弯曲变形的原因
在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶)；另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。
主要分析一夹一顶的装夹方式.其力学模型如图1所示。
图1 一夹一顶装夹方式及力学模型
3.1切削力导致变形
切削力导致变形切削力导致变形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。
3.1.1径向切削力
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。
3.1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。
4提高细长轴加工精度
在细长轴加工过程中，为提高其加工精度，要根据不同的生产条件，采取不同的措施，以提高细长轴的加工精度。
4.1选择合适的装夹方法
4.1.1双顶尖法装夹法
采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。
但用该方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动.因此只适宜于长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高、多台阶轴类零件的加工。
4.1.2一夹一顶的装夹法
采用一夹一顶的装夹方式。
在该装夹方式中，如果顶尖顶得太紧，除了可能将细长轴顶弯外，还能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.因此采用一夹一顶装夹方式时，顶尖应采用弹性活顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形；同时可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。
4.1.3双刀切削法
采用双刀车削细长轴改装车床中溜板，增加后刀架，采用前后两把车刀同时进行车削。
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。
4.1.4采用跟刀架和中心架
采用一夹一顶的装夹方式车削细长轴，为了减少径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，传统上采用跟刀架和中心架，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。
4.1.5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，车刀由主轴卡盘开始向尾架方向进给.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。
在车床上车削细长轴采用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。
但用该方法装夹细长轴，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。
加工细长轴通常采用一夹一顶的装夹方式。
但是在该装夹方式中，如果顶尖顶得太紧，除了可能将细长轴顶弯外，还能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.因此采用一夹一顶装夹方式时，顶尖应采用弹性活顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形；同时可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。
如图4所示。
4.5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，车刀由主轴卡盘开始向尾架方
向进给，如图4所示。
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
5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是不同的。
粗车和半粗车细长轴切削用量的选择原则是：尽可能减少径向切削分力，减少切削热。
车削细长轴时，一般在长径比及材料韧性大时，选用较小的切削用量，即多走刀，切深小，以减少振动，增加刚性。
5.1切削深度 (t) 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。
5.2进给量 (f) 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。
5.3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
6 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。
6,1前角(γ) 其大小直接着影响切削力、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=15°。
6.2主偏角 (kr) 其大小影响着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。
细长轴的车削加工是机械加工中比较常见的一种加工方式。
由于细长轴刚性差，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。
