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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
1.1.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。
1.2. 工件的自重、变形和振动，会影响工件圆柱度和表面粗糙度。
1.3. 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。
1.4. 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。
2.5.工件热变形伸长
防止工件热变形伸长的方法：使用弹性顶尖（俗称活动顶针）。当工件受热伸长时，使顶尖有向后退让的余量，防止工件产生弯曲变形。在切削过程中，应注意对顶尖的调整，以刚顶上工件为宜，不宜紧，并随时观察顶尖的松紧，进行调整。切削时加注充分的切削液，以吸收产生的切削热，同时也使跟刀架爪与工件接触处有良好的润滑。
3.车削细长轴容易产生的缺陷及消除方法
在加工过程中，由于刚性差，在切削力和切削热的作用下，很容易产生诸如径向跳动、弯曲变形等问题及振动波纹、锥度、竹节形、腰鼓形等加工缺陷，严重影响零件的加工精度及表面粗糙度，因此，在加工前，对机床的调整、跟刀架、中心架的合理应用、刀具及切削用量的选择等都提出了较严格的要求以消除加工缺陷的产生。
3.1.径向跳动
径向跳动的产生主要由机床主轴间隙过大造成，通过对机床主轴进行调整，能够消除由于机床主轴间隙过大而产生的径向跳动。
3.2.弯曲变形
当细长轴工件已经热校直且加工余量足够，装夹方法也合理，而在车削过程中产生弯曲变形的情况主要是由于切削力过大所致，而在切削过程中产生的切削热会引起工件受热变形伸长，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
消除方法：
3.2.1.采用弹性活动顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形。
3.2.2.采用双刀切削法抵消车削时产生的径向切削力。
3.2.3.采用跟刀架或中心架作辅助支撑，以增加细长轴的刚度，能够有效地减少径向切削力对细长轴的影响。
3.2.4.采用反向切削法车削消除因轴向切削力引起的弯曲变形，同时采用弹性活顶尖，补偿工件的受压变形和热伸长量，避免工件压弯变形。
3.2.5.选择合理的刀具角度，尽量减少背吃刀量，适当增大进给量，选择合适的切削速度。
3.3.振动波纹
振动波纹是在切削过程中，工件有规律的振动，其原因主要是跟刀架爪的圆弧面与工件圆弧面接触不良，或跟刀架爪的压力过大或过小。其次是顶尖轴承松动或圆柱度超差，在开始吃刀时就产生振动及椭圆。
消除方法：
3.3.1.加工前应将跟刀架爪的圆弧面严格按前面所述方法研磨，在走刀过程中要随时检查上爪的压力变化情况，及时调整。如已产生振动，可重新轻走一刀，去掉波纹，再进行切削加工，也可将机床转速降低一些，用手动走刀将有波纹的一段车过去，再进行机动走刀。也可采用三只支承爪的跟刀架支承工件，使工件车削时稳定，不易产生振动。
3.3.2.当发现是顶尖问题造成的振动时，应及时更换精度高的活顶尖。
3.4.锥度
细长轴加工时产生锥度的主要原因有尾座顶尖与主轴中心不同轴、车床床身导轨与主轴中心线不平行、刀具在切削过程中磨损、工件刚性不够，出现让刀。
消除方法：
3.4.1.车削前，校正尾座顶尖与车床主轴轴线的同心度。
3.4.2.调整车床主轴与床身导轨的平行度。
3.4.3.选择合适的刀具材质和合理的刀具几何角度。
3.4.4.合理使用辅助支承，增加工件的装夹刚性。
3.5.竹节形
“竹节形”的产生原因，一是由于车床大拖板和中拖板的间隙过大造成，当车刀从跟刀架支承基准处接刀开始切削时，产生“让刀”，使车出的一段直径增大，继续走刀车削，当跟刀架爪接触到工件直径大的一段，使工件的旋转中心压向车刀一边，车出来的工件直径减小。继续走刀，使工件有规律的离开和靠近车刀，形成“竹节形”。二是由于跟刀架外侧支承爪调整过紧造成，开始车削时，由于靠近尾座顶尖，工件刚性较大，不易变形。随着车刀向前移动，工件刚度逐渐下降，跟刀架爪支持紧力将工件压向车刀，车出工件直径减小。当跟刀架爪走到减小的直径段时，工件向外压向支承爪，结果使车出的工件直径增大。如此循环，也会形成“竹节形”。
消除方法：
3.5.1.调整机床大拖板和中拖板间隙，增强机床刚性。
3.5.2.首次接刀时，在接刀基面多切深（0.05～0.1）mm，以消除走刀时的“让刀”现象。
3.5.3.适当调整跟刀架爪与工件接触处的压力，使爪面既与工件接触实，又松紧适当。
3.5.4.选择适当的切削用量，减少工件变形抗力。
3.5.5.注意顶尖和顶尖孔的精度，使顶尖对工件的支持力松紧适当。
4.结论
车床加工细长轴在机械加工中较为常见，由于其刚性差，加工时受切削力、切削热等因素的影响，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，采取合理的辅助支承和先进的加工方法，同时选择合理的刀具角度和切削用量，是能够保证细长轴的加工质量要求的。
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
1.1.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。
1.2. 工件的自重、变形和振动，会影响工件圆柱度和表面粗糙度。
1.3. 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。
1.4. 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。
2.5.工件热变形伸长
防止工件热变形伸长的方法：使用弹性顶尖（俗称活动顶针）。当工件受热伸长时，使顶尖有向后退让的余量，防止工件产生弯曲变形。在切削过程中，应注意对顶尖的调整，以刚顶上工件为宜，不宜紧，并随时观察顶尖的松紧，进行调整。切削时加注充分的切削液，以吸收产生的切削热，同时也使跟刀架爪与工件接触处有良好的润滑。
3.车削细长轴容易产生的缺陷及消除方法
在加工过程中，由于刚性差，在切削力和切削热的作用下，很容易产生诸如径向跳动、弯曲变形等问题及振动波纹、锥度、竹节形、腰鼓形等加工缺陷，严重影响零件的加工精度及表面粗糙度，因此，在加工前，对机床的调整、跟刀架、中心架的合理应用、刀具及切削用量的选择等都提出了较严格的要求以消除加工缺陷的产生。
3.1.径向跳动
径向跳动的产生主要由机床主轴间隙过大造成，通过对机床主轴进行调整，能够消除由于机床主轴间隙过大而产生的径向跳动。
3.2.弯曲变形
当细长轴工件已经热校直且加工余量足够，装夹方法也合理，而在车削过程中产生弯曲变形的情况主要是由于切削力过大所致，而在切削过程中产生的切削热会引起工件受热变形伸长，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
消除方法：
3.2.1.采用弹性活动顶尖，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形。
3.2.2.采用双刀切削法抵消车削时产生的径向切削力。
3.2.3.采用跟刀架或中心架作辅助支撑，以增加细长轴的刚度，能够有效地减少径向切削力对细长轴的影响。
3.2.4.采用反向切削法车削消除因轴向切削力引起的弯曲变形，同时采用弹性活顶尖，补偿工件的受压变形和热伸长量，避免工件压弯变形。
3.2.5.选择合理的刀具角度，尽量减少背吃刀量，适当增大进给量，选择合适的切削速度。
3.3.振动波纹
振动波纹是在切削过程中，工件有规律的振动，其原因主要是跟刀架爪的圆弧面与工件圆弧面接触不良，或跟刀架爪的压力过大或过小。其次是顶尖轴承松动或圆柱度超差，在开始吃刀时就产生振动及椭圆。
消除方法：
3.3.1.加工前应将跟刀架爪的圆弧面严格按前面所述方法研磨，在走刀过程中要随时检查上爪的压力变化情况，及时调整。如已产生振动，可重新轻走一刀，去掉波纹，再进行切削加工，也可将机床转速降低一些，用手动走刀将有波纹的一段车过去，再进行机动走刀。也可采用三只支承爪的跟刀架支承工件，使工件车削时稳定，不易产生振动。
3.3.2.当发现是顶尖问题造成的振动时，应及时更换精度高的活顶尖。
3.4.锥度
细长轴加工时产生锥度的主要原因有尾座顶尖与主轴中心不同轴、车床床身导轨与主轴中心线不平行、刀具在切削过程中磨损、工件刚性不够，出现让刀。
消除方法：
3.4.1.车削前，校正尾座顶尖与车床主轴轴线的同心度。
3.4.2.调整车床主轴与床身导轨的平行度。
3.4.3.选择合适的刀具材质和合理的刀具几何角度。
3.4.4.合理使用辅助支承，增加工件的装夹刚性。
3.5.竹节形
“竹节形”的产生原因，一是由于车床大拖板和中拖板的间隙过大造成，当车刀从跟刀架支承基准处接刀开始切削时，产生“让刀”，使车出的一段直径增大，继续走刀车削，当跟刀架爪接触到工件直径大的一段，使工件的旋转中心压向车刀一边，车出来的工件直径减小。继续走刀，使工件有规律的离开和靠近车刀，形成“竹节形”。二是由于跟刀架外侧支承爪调整过紧造成，开始车削时，由于靠近尾座顶尖，工件刚性较大，不易变形。随着车刀向前移动，工件刚度逐渐下降，跟刀架爪支持紧力将工件压向车刀，车出工件直径减小。当跟刀架爪走到减小的直径段时，工件向外压向支承爪，结果使车出的工件直径增大。如此循环，也会形成“竹节形”。
消除方法：
3.5.1.调整机床大拖板和中拖板间隙，增强机床刚性。
3.5.2.首次接刀时，在接刀基面多切深（0.05～0.1）mm，以消除走刀时的“让刀”现象。
3.5.3.适当调整跟刀架爪与工件接触处的压力，使爪面既与工件接触实，又松紧适当。
3.5.4.选择适当的切削用量，减少工件变形抗力。
3.5.5.注意顶尖和顶尖孔的精度，使顶尖对工件的支持力松紧适当。
4.结论
车床加工细长轴在机械加工中较为常见，由于其刚性差，加工时受切削力、切削热等因素的影响，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，采取合理的辅助支承和先进的加工方法，同时选择合理的刀具角度和切削用量，是能够保证细长轴的加工质量要求的。