15年专注于精密细长轴制造

细长轴由于刚性很差、车削加工时受切削力、切削热和振动等的作用和影响，极易产生变形，出现直线度、圆柱度等加工误差，不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求，使切削加工很困难。那么在加工过程中，细长轴的使用需要注意哪些问题呢？

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。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，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。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由车刀抵住，使工件上下、左右都不能移动，车削时稳定，不易产生振动。因此车细找轴时一个非常关键的问题是要应用三个爪跟刀架。

五、减少工件的热变形伸长

车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，这就叫“热变形”。在车削一般轴类时可不考虑热变形伸长问题，但是车削细长轴时，因为工件长，总伸长量长，所以一定要考虑到热变形的影响。

工件热变形伸长量可按下式计算。

△L=aL△t

式中 a;材料线膨胀系数，1/℃;

L;工件的总长，mm;

△t;工件升高的温度，℃。

常用材料的线膨胀系数，可查阅有关附录表。

例 车削直径为25mm，长度为1200mm的细长轴，材料为45钢，车削时因受

切削热的影响，使工件由原来的21℃上升到61℃，求这根细长轴的热变形伸长量。

解 已知L=1200mm;△t=61℃-21℃=40℃;查表知，45钢的线膨胀系数a=11.59×10-6 1/℃

根据公式得：

△L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm

从上式计算可知，细长轴热变形伸长量是很大的。由于工件一端夹住，一端顶住，

工件无法伸长，因此只能本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲后，车削就很难进行。减少工件的热变形主要可采取以下措施：

1、使用弹性回转顶尖 用弹性回转顶尖加工细长轴，可有较地补偿工件的热变形伸长，工件不易弯曲，车削可顺利进行。

2、加注充分的切削液 车削细长轴时，不论是低速切削还是高速切削，为了减少工件的温升而引起热变形，必须加注切液充分冷却。使用切削液还可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。

3、刀具保持锐利 以减少车刀与工件的摩擦发热。

六、合理选择车刀几何形状

车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀的几何形状对工件的振动有明显的影响。选择时主要考虑以下几点：

1、由于细长轴刚生差，为减少细长轴弯曲，要求径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素，在不影响刀具强度情况下，应尽量增大车刀主偏角。车刀的主偏角取kr=80°～93°。

2、为减少切削烟力和切削热，应该选择较大的前角，取r0=15°～30°。

3、车刀前面应该磨有R11.5～3的断屑槽，使切削顺利卷曲折断。

4、选择正刃倾角，取入=3°使切削屑流向待加工表面，并使卷屑效果良好。

5、切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下，并要经常保持锋利。

6、为了减少径向切削力，应选择较小的刀尖圆弧半径(re<0.3mm)。倒棱的宽度也应选得较小，取倒棱宽br1=0.5f。

七、车削细长轴的车刀

1、刀片材料为YT15硬质合金。

2、切削用量：粗车时，切削速度vc=50～60m/min;进给量f=0..3～0.4mm/r;切削

深度ap=1.5～2mm。精车时，切削速度vc=60～100m/min;进给量 f=0.08～0.12mm/r ;切削深度ap=0.5～1mm.。

3、采用乳化液作切削液。

4、适用范围：适用于车削光杠、丝杆等细长轴。

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