細長軸是指被加工工件長度與直徑的比值大于20以上的軸類零件。因為工件較長，所以剛性較差，在切削過程中容易產(chǎn)生振動，也會因切削熱而在長度方向產(chǎn)生變形，由于走完一刀的時間較長，導(dǎo)致刀具的磨損量較大，也致使工件的形位公差精度和表面粗糙度較難達到圖紙要求。
1 細長軸的加工特點
1)車削時產(chǎn)生的徑向切削力會使工件彎曲，引起振動，影響加工精度和表面粗糙度。
2)工件的自重、變形和振動，會影響工件圓柱度和表面粗糙度。
3)工件高速旋轉(zhuǎn)時，在離心力的作用下變形，加劇了工件的彎曲和振動。
4)產(chǎn)生的切削熱會導(dǎo)致工件軸向伸長變形，使工件發(fā)生彎曲，影響加工質(zhì)量。
2 車削細長軸應(yīng)注意的問題
車削細長軸時由于其剛性較差，在加工過程中必須采取正確的裝夾方法，選擇合適的刀具及切削用量，才能夠有效地降低切削過程中產(chǎn)生的切削溫度，減小熱變形，最終獲得滿意的加工效果。
2.1機床調(diào)整
數(shù)控車床主軸中心線與尾座中心線同軸，并與數(shù)控車床大導(dǎo)軌平行，允差應(yīng)小于0.02 mm。
2.2工件安裝
采用兩頂尖裝夾或用卡盤與頂尖配合裝夾，合理地使用中心架或跟刀架作為輔助支承，以增加工件的裝夾剛度。用卡盤與頂尖配合裝夾時，被夾持部分最好不超過10 mm。
2.3刀具
采用主偏角Kr=75。～90。的偏刀，選擇正刃傾角( λ s >0)，能夠減小徑向力和振動，還可以使切屑流向待加工表面。保持切削刃口鋒利，前角γ0控制在15。-30。之間，副后角α'0控制在4。-6。之間，刀尖圓角半徑r<0.3 mm。刀具安裝應(yīng)略高于車床主軸中心。
2.4輔助支承安裝
車削細長軸時，一般都要安裝中心架或跟刀架作為輔助支承，來增加工件的剛性，防止工件因振動或因離心力的作用被甩彎。
2.5工件熱變形伸長
防止工件熱變形伸長的方法：a)使用彈性頂尖(俗稱活動頂針)。當(dāng)工件受熱伸長時，使頂尖有向后退讓的余量，防止工件產(chǎn)生彎曲變形。在切削過程中，應(yīng)注意對頂尖的調(diào)整，以剛頂上工件為宜，不宜緊，并隨時觀察頂尖的松緊，進行調(diào)整。b)切削時加注充分的切削液，以吸收產(chǎn)生的切削熱，同時也使跟刀架爪與工件接觸處有良好的潤滑。
3 車削細長軸容易產(chǎn)生的缺陷及消除方法
加工細長軸時，在切削力和切削熱的作用下，很容易產(chǎn)生諸如徑向跳動、彎曲變形等問題及振動波紋、錐度、竹節(jié)形、腰鼓形等加工缺陷，嚴(yán)重影響零件的加工精度及表面粗糙度。為了避免這些缺陷的產(chǎn)生，在加工前，通過采取對機床的調(diào)整、對跟刀架及中心架等附件的合理使用、以及對刀具及切削用量的正確選擇，以消除加工缺陷的產(chǎn)生。
3.1徑向跳動
徑向跳動的產(chǎn)生主要由機床主軸間隙過大造成，通過對機床主軸進行調(diào)整，能夠消除由于機床主軸間隙過大而產(chǎn)生的徑向跳動。
3.2彎曲變形
當(dāng)細長軸工件已經(jīng)熱校直且加工余量足夠，裝夾方法也合理，而在車削過程中產(chǎn)生彎曲變形的情況主要是由于切削力過大所致，而在切削過程中產(chǎn)生的切削熱會引起工件受熱變形伸長，導(dǎo)致細長軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。
消除方法：
1)采用彈性活動頂尖，使細長軸受熱后可以自由伸長，減少其受熱彎曲變形。
2)采用雙刀切削法抵消車削時產(chǎn)生的徑向切削力。
3)采用跟刀架或中心架作輔助支撐，以增加細長軸的剛度，能夠有效地減少徑向切削力對細長軸的影響。
4)采用反向切削法車削消除因軸向切削力引起的彎曲變形，同時采用彈性活頂尖，補償工件的受壓變形和熱伸長量，避免工件壓彎變形。
5)選擇合理的刀具角度，盡量減少背吃刀量，適當(dāng)增大進給量，選擇合適的切削速度。
3.3振動波紋
振動波紋是在切削過程中，工件有規(guī)律的振動，其原因主要是跟刀架爪的圓弧面與工件圓弧面接觸不良，或跟刀架爪的壓力過大或過?。黄浯问琼敿廨S承松動或圓柱度超差，在開始吃刀時就產(chǎn)生振動及橢圓。
消除方法：
1)加工前應(yīng)將跟刀架爪的圓弧面嚴(yán)格按前面所述方法研磨，在走刀過程中要隨時檢查上爪的壓力變化情況，及時調(diào)整。如已產(chǎn)生振動，可重新輕走一刀，去掉波紋，再進行切削加工，也可將機床轉(zhuǎn)速降低一些，用手動走刀將有波紋的一段車過去，再進行機動走刀。也可采用三只支承爪的跟刀架支承工件，使工件車削時穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動。
2)當(dāng)發(fā)現(xiàn)是頂尖問題造成的振動時，應(yīng)及時更換精度高的活頂尖。
3.4錐度
細長軸加工時產(chǎn)生錐度的主要原因有尾座頂尖與主軸中心不同軸、車床床身導(dǎo)軌與主軸中心線不平行、刀具在切削過程中磨損、工件剛性不夠，出現(xiàn)讓刀。
消除方法：
1)車削前，校正尾座頂尖與車床主軸軸線的同心度。
2)調(diào)整車床主軸與床身導(dǎo)軌的平行度。
3)選擇合適的刀具材質(zhì)和合理的刀具幾何角度。
4)合理使用輔助支承，增加工件的裝夾剛性。
3．5竹節(jié)形
“竹節(jié)形”的產(chǎn)生原因，一是由于車床大拖板和中拖板的間隙過大造成，當(dāng)車刀從跟刀架支承基準(zhǔn)處接刀開始切削時，產(chǎn)生“讓刀”，使車出的一段直徑增大，繼續(xù)走刀車削，當(dāng)跟刀架爪接觸到工件直徑大的一段，使工件的旋轉(zhuǎn)中心壓向車刀一邊，車出來的工件直徑減小。繼續(xù)走刀，使工件有規(guī)律的離開和靠近車刀，形成“竹節(jié)形”；二是由于跟刀架外側(cè)支承爪調(diào)整過緊造成，開始車削時，由于靠近尾座頂尖，工件剛性較大，不易變形。隨著車刀向前移動，工件剛度逐漸下降，跟刀架爪支持緊力將工件壓向車刀，車出工件直徑減小。當(dāng)跟刀架爪走到減小的直徑段時，工件向外壓向支承爪，結(jié)果使車出的工件直徑增大。如此循環(huán)，也會形成“竹節(jié)形”。
消除方法：
1)調(diào)整機床大拖板和中拖板間隙，增強機床剛性。
2)首次接刀時，在接刀基面多切深(0.05—0.1)mm，以消除走刀時的“讓刀”現(xiàn)象。
3)適當(dāng)調(diào)整跟刀架爪與工件接觸處的壓力，使爪面既與工件接觸實，又松緊適當(dāng)。
4)選擇適當(dāng)?shù)那邢饔昧?，減少工件變形抗力。
5)注意頂尖和頂尖孔的精度，使頂尖對工件的支持力松緊適當(dāng)。
3．6腰鼓形
“腰鼓形”的產(chǎn)生主要是因為工件表面和跟刀架爪接觸不良或接觸面積過小或爪與工件的接觸面磨損過快，工件表面與跟刀架爪之間的間隙越來越大造成的。剛開始吃刀時，跟刀架爪還沒有磨損，在工件靠近尾座被頂尖支持住，剛性較大，不易變形。車了一段時間后，跟刀架爪被磨損，與工件間形成間隙，工件被車刀的徑向力壓向跟刀架爪，使吃刀量逐漸變小，導(dǎo)致車出的直徑尺寸逐漸變大。切削過程中跟刀架爪磨損不斷增大，使工件直徑也在逐漸變大。當(dāng)車過工件中間位置向床頭接近的過程中，工件的剛性又逐漸變大，在車削過程中背吃刀量不斷增大，所以車出的工件直徑尺寸也逐漸變小，直到車到床頭，剛性又恢復(fù)到剛吃刀時的狀態(tài)。致使工件被車成“腰鼓形”。
消除方法：
1)調(diào)整工件與跟刀架卡爪的接觸壓力，使其松緊適當(dāng)。
2)選擇耐磨性較好的材料制作跟刀架卡爪。
3)選擇合造的切削用量，減小吃刀抗力，以減小工件變形。
4)車削時采用較高的切削速度，小的背吃刀量和進給量，改善切削系統(tǒng)，增加工藝系統(tǒng)剛性。
4 降低細長軸表面粗糙度的方法
在車床上降低細長軸表面粗糙度的工藝方法有單輪珩磨法和滾壓法兩種。
1)單輪珩磨法
在車床對細長軸進行精車后，在工件表面粗糙度沒有達到圖紙要求的情況下，可采用單輪珩磨法對工件表面進行再加工。這樣能使工件表面粗糙度至少降低3～4級。珩磨輪軸線與車床主軸軸線的夾角一般在28。～30。時效果較好。夾角大效率高，粗糙度大，夾角小效率低，粗糙度低。珩磨輪速度一般為30 wVmin-60 m/rain，進給量為0．5 mln/r～2 mm/r，粗珩時選大值。珩磨輪對工件的壓力為150 N～200 N。對于剛性差的工件，應(yīng)使用跟刀架。珩磨輪的粒度一般為100#～1804，如果表面粗糙度要求高，則珩磨輪的粒度就應(yīng)細，一般為W40～W20。珩磨時用的潤滑液應(yīng)加入5％～10％油酸的煤油或柴油，也可以用乳化液來進行珩磨過程的潤滑。
2)滾壓法
對細長軸進行滾壓加工，對降低工件表面粗糙度，提高工件表面硬度和耐磨性效果較好。但由于工件剛性差，必須使用跟刀架，并把跟刀架放在滾壓工具的前面，避免拉傷工件表面。滾壓次數(shù)一般不超過兩次，滾壓速度為20 m/min一30 m/rain，進給量為0．1 mm/r一0．2 mm/r。采用機油潤滑，也可用乳化液潤滑。
5 細長軸的校直
一般情況下，由于工件較長，彎曲在所難免。當(dāng)彎曲量超過1mm時就應(yīng)必須進行校直。細長軸校直的方法一般有熱校直和冷校直兩種。當(dāng)工件精度要求較高或坯料直徑較大時，應(yīng)采用熱校直。當(dāng)工件精度要求較低且坯料直徑較小時，可采用冷校直。冷校直一般有反向錘擊法、杠桿撬壓法等。細長軸經(jīng)冷校直后工件雖不易回彈或復(fù)彎，但仍存在內(nèi)應(yīng)力，車去表層后還會有彎回的可能。故對坯料直徑較小而精度要求較高的工件，在經(jīng)過冷校直后應(yīng)該再進行退火處理以消除應(yīng)力。
對細長軸的校直方法較多，加工時應(yīng)根據(jù)工件精度要求、坯料直徑大小等因素采取合理及有效的校直方法，以滿足圖紙要求。
6 結(jié)論
車床加工細長軸在機械加工中較為常見，由于其剛性差，加工時受切削力、切削熱等因素的影響，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，采取合理的輔助支承和先進的加工方法，同時選擇合理的刀具角度和切削用量，是能夠保證細長軸的加工質(zhì)量要求的。
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