一、細長軸的加工特點

所謂細長軸是指軸的長徑比    l / d     ≥ 20 的軸，當  l   / d   ≥ 100 時則稱為細長桿。

細長軸加工特點 :

1．剛性差細長的工件由于自重下垂，高速旋轉(zhuǎn)時受到離心力、車削時受到切削力都極 易使其產(chǎn)生彎曲變形。工件彎曲越大，車削時振動越大，表面質(zhì)量精度也越難以保證。

2．熱變形大細長軸車削時熱擴散性差、    線膨脹大， 當工件兩端頂緊時易產(chǎn)生彎曲變形。

3．加工疵病多在細長軸加工的整個工藝過程中，要求操作者技術(shù)水平高，操作細心， 如某一加工環(huán)節(jié)處理不當， 就容易產(chǎn)生問題，   如徑向跳動、彎曲及產(chǎn)生竹節(jié)、波紋、錐度 等加工疵病。因此，在車削細長軸時，對機床的調(diào)整、輔具的應(yīng)用、刀具、切削用量等都提 出了較嚴格的要求。

二、具體措施

  1、使用中心架或跟刀架

（ 1）使用中心架支承車細長軸。中心架直接支承在工件中間        當工件可以分段車削時， 中心架支承在工件中間，   這樣支承， L/d  值減少了一半， 細長軸車削時的剛性可增加好幾倍。 在工件裝上中心架之前，必須在毛坯中部車出一段支承中心架支承爪的溝槽，  表面粗糙度及 圓柱度誤差要小，否則會影響工件的精度。   車削時， 中心架的支承爪與工件接觸處應(yīng)經(jīng)常加 潤滑油。 為了使支承爪與工件保持良好的接觸，也可以在中心架支承爪與工件之間加一層砂 布或研磨劑，進行研磨抱合。

（ 2）用過渡套筒支承車細長軸。用上述方法車削支承承中心架的溝槽是比較困難的。 為了解決這個問題，可加用過渡套筒的處表面接觸。過渡套筒的兩端各裝有四個螺釘， 用這 些螺釘夾住毛坯工件，并調(diào)整套筒外圓的軸線與主軸旋轉(zhuǎn)軸線相重合，即可車削。

（ 3）使用跟刀架支承車細長軸。跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個支承爪，跟刀架可 以跟隨車刀移動，  抵消徑向切削時可以增加工件的剛度，減少變形。 從而提高細長軸的形狀 精度和減小表面粗糙度。  跟刀架的設(shè)計原理來看，只需兩只支承爪就可以了， 因車刀給工件 的切削抗力， 使工件貼住在跟刀架的兩個支承爪上。但是實際使用時，  工件本身有一個向下 重力，以及工件不可避免的彎曲，因此，當車削時，工件往往因離心力瞬時離開支承爪、接 觸支承爪而產(chǎn)生振動。 如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由車刀抵住，使工件上下、 左右都不能移動， 車削時穩(wěn)定， 不易產(chǎn)生振動。 因此車細找軸時一個非常關(guān)鍵的問題是要應(yīng) 用三個爪跟刀架。

2、減少工件的熱變形伸長

車削時，由于切削熱的影響，使工件隨溫度升高而逐漸伸長變形，這就叫“熱變形”   。 在車削一般軸類時可不考慮熱變形伸長問題，但是車削細長軸時，因為工件長， 總伸長量長， 所以一定要考慮到熱變形的影響。由于工件一端夾住，一端頂住，工件無法伸長，因此只能 本身產(chǎn)生彎曲。 細長軸一旦產(chǎn)生彎曲后，  車削就很難進行。  減少工件的熱變形主要可采取以 下措施：

（ 1）使用彈性回轉(zhuǎn)頂尖。用彈性回轉(zhuǎn)頂尖加工細長軸，可有較地補償工件的熱變形伸 長，工件不易彎曲，車削可順利進行。

(2) 加注充分的切削液。車削細長軸時，不論是低速切削還是高速切削，為了減少工件 的溫升而引起熱變形，必須加注切液充分冷卻, 使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工 件，提高刀具的使用壽命和工件的加工質(zhì)量。

(3) 刀具保持銳利。以減少車刀與工件的摩擦發(fā)熱。 3、合理選擇車刀幾何形狀 刀具幾何參數(shù)的合理選擇，常常是實現(xiàn)穩(wěn)定切削簡便而行之有效的方法。

（ 1）前角 r0    。前角 r0  對振動的影響，隨著前角的增大，振動隨之下降，但在切前速 度較高的范圍內(nèi)，  前角對振動的影響將減弱。由于細長軸車削速度一般不會太高，   故此在粗 加工中取  r0=20°，精車時取   r0=25°。

（ 2）主偏角  Kr。主偏角  Kr 對振動強度的影響，當切削深度和進給量不變時，隨著主 偏角的增大， 振幅將逐漸減小，這是因為徑向切削力減小了，同時實際切削寬度 aw 將減小。 在粗車削細長軸時取 Kr=75 ～80°，精車時取      Kr=85 ～90°的刀具進行切削，可避免或減小 振動。

（ 3）后角 a0。一般來說，后角對切削穩(wěn)定性無多大影響，但當后角減小到 2~3°時， 使振動有明顯的減弱， 在生產(chǎn)中也發(fā)現(xiàn)， 后刀面有一定程度的磨損后，會有顯著的減振作用。

（ 4）刀具圓弧半徑   rs 。刀尖圓弧半徑  rs  增大時，徑向分量力隨之增大，為避免自振 rs  越小越好。但隨    rs 的減小，將會使刀具壽命降低，同時也不利于表面粗糙度的改善。故 加工時，斷屑槽寬度取  R1.5 ～3, 刀尖圓弧     r=0.5 。

4、合理選擇切削用量

切削用量選擇的是否合理，  對切削過程中產(chǎn)生的切削力的大小、   切削熱的多少是不同的。 因此對車削細長軸時引起的變形也是不同的。

（ 1）切削深度 (t)   。在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，  車削時產(chǎn)生 的切削力、切削熱隨之增大，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)盡量減少切削深度。

（ 2）進給量 (f)   。進給量增大會使切削厚度增加，   切削力增大。但切削力不是按正比增 大，因此細長軸的受力變形系數(shù)有所下降  . 如果從提高切削效率的角度來看，增大進給量比 增大切削深度有利。         隨著數(shù)控技術(shù)的不斷創(chuàng)新和突破，五軸加工被越來越多的行業(yè)所采用， 如航空航天、電力、船舶、高精密儀器、模具制造等。然而，自動編程軟件在五軸加工技術(shù) 中起關(guān)鍵性作用， 因為刀具軌跡的工藝排布、刀具夾頭與工件或與工裝夾具之間的干涉檢查、 毛坯殘留量的識別，都由軟件自動考慮，  編程人員是無法通過計算來實現(xiàn)的， 他們只是根據(jù) 經(jīng)驗進行切削參數(shù)的優(yōu)化，來得到更合理更有效的加工軌跡。

（ 3）切削速度 (v) 。提高切削速度有利于降低切削力。    這是因為， 隨著切削速度的增大， 切削溫度提高， 刀具與工件之間的摩擦力減小， 細長軸的受力變形減小。 但切削速度過高容 易使細長軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲，  破壞切削過程的平穩(wěn)性，  所以切削速度應(yīng)控制在一定 范圍。對長徑比較大的工件，切削速度要適當降低。

三、結(jié)論

細長軸的車削加工是機械加工中比較常見的一種加工方式。      由于細長軸剛性差，車削時 產(chǎn)生的受力、 受熱變形較大， 很難保證細長軸的加工質(zhì)量要求。     通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和切削用量等措施， 可以保證細長軸的加工質(zhì)量要求。