細長(cháng)軸由于剛性很差、車(chē)削加工時(shí)受切削力、切削熱和振動(dòng)等的作用和影響，極易產(chǎn)生變形，出現直線(xiàn)度、圓柱度等加工誤差，不易達到圖樣上的形位精度和表面質(zhì)量等技術(shù)要求，使切削加工很困難。那么在加工過(guò)程中，細長(cháng)軸的使用需要注意哪些問(wèn)題呢？

一、細長(cháng)軸的定義：

當工件長(cháng)度跟直徑直比大于20～25倍(L/d>20～25)時(shí)，稱(chēng)為細長(cháng)軸。

二、由于細長(cháng)軸本身剛性差(L/d值愈大，剛性愈差)，在車(chē)削過(guò)程中會(huì )出現以下問(wèn)題：

1、工件受切削力、自重和旋轉時(shí)離心力的作用，會(huì )產(chǎn)生彎曲、振動(dòng)，嚴重影響其圓柱度和表面粗糙度。

2、在切削過(guò)程中，工件受熱伸長(cháng)產(chǎn)生彎曲變形，車(chē)削就很難進(jìn)行，嚴重時(shí)會(huì )使工件在頂尖間卡住。

因此，車(chē)細長(cháng)軸是一種難度較大的加工工藝。雖然車(chē)細長(cháng)軸的難度較大，但它也有一定的規律性，主要抓住中心架和跟刀架的使用、解決工件熱變形伸長(cháng)以及合理選擇車(chē)刀幾何形狀等三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，問(wèn)題就迎刃而解了。

三、使用中心架支承車(chē)細長(cháng)軸

在車(chē)削細長(cháng)軸時(shí)，可使用中心架來(lái)增加工件剛性。一般車(chē)削細長(cháng)軸使用中心架的方法有：

1、中心架直接支承在工件中間 當工件可以分段車(chē)削時(shí)，中心架支承在工件中間，這樣支承，L/d值減少了一半，細長(cháng)軸車(chē)削時(shí)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(chē)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(huì )影響工件的精度。車(chē)削時(shí)，中心架的支承爪與工件接觸處應經(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(jìn)行研磨抱合。

2、用過(guò)渡套筒支承車(chē)細長(cháng)軸

用上述方法車(chē)削支承承中心架的溝槽是比較困難的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可加用過(guò)渡套筒的處表面接觸。過(guò)渡套筒的兩端各裝有四個(gè)螺釘，用這些螺釘夾住毛坯工件，并調整套筒外圓的軸線(xiàn)與主軸旋轉軸線(xiàn)相重合，即可車(chē)削。

四、使用跟刀架支承車(chē)細長(cháng)軸

跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個(gè)支承爪，跟刀架可以跟隨車(chē)刀移動(dòng)，抵消徑向切削時(shí)可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細長(cháng)軸的形狀精度和減小表面粗糙度。

從跟刀架的設計原理來(lái)看，只需兩只支承爪就可以了，因車(chē)刀給工件的切削抗力F`r，使工件貼住在跟刀架的兩個(gè)支承爪上。但是實(shí)際使用時(shí)，工件本身有一個(gè)向下重力，以及工件不可避免的彎曲，因此，當車(chē)削時(shí)，工件往往因離心力瞬時(shí)離開(kāi)支承爪、接觸支承爪而產(chǎn)生振動(dòng)。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由車(chē)刀抵住，使工件上下、左右都不能移動(dòng)，車(chē)削時(shí)穩定，不易產(chǎn)生振動(dòng)。因此車(chē)細找軸時(shí)一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題是要應用三個(gè)爪跟刀架。

五、減少工件的熱變形伸長(cháng)

車(chē)削時(shí)，由于切削熱的影響，使工件隨溫度升高而逐漸伸長(cháng)變形，這就叫“熱變形”。在車(chē)削一般軸類(lèi)時(shí)可不考慮熱變形伸長(cháng)問(wèn)題，但是車(chē)削細長(cháng)軸時(shí)，因為工件長(cháng)，總伸長(cháng)量長(cháng)，所以一定要考慮到熱變形的影響。

工件熱變形伸長(cháng)量可按下式計算。

△L=aL△t

式中 a;材料線(xiàn)膨脹系數，1/℃;

L;工件的總長(cháng)，mm;

△t;工件升高的溫度，℃。

常用材料的線(xiàn)膨脹系數，可查閱有關(guān)附錄表。

例 車(chē)削直徑為25mm，長(cháng)度為1200mm的細長(cháng)軸，材料為45鋼，車(chē)削時(shí)因受

切削熱的影響，使工件由原來(lái)的21℃上升到61℃，求這根細長(cháng)軸的熱變形伸長(cháng)量。

解 已知L=1200mm;△t=61℃-21℃=40℃;查表知，45鋼的線(xiàn)膨脹系數a=11.59×10-6 1/℃

根據公式得：

△L=aL△t=11.59×10-6×1200×40=0.556mm

從上式計算可知，細長(cháng)軸熱變形伸長(cháng)量是很大的。由于工件一端夾住，一端頂住，

工件無(wú)法伸長(cháng)，因此只能本身產(chǎn)生彎曲。細長(cháng)軸一旦產(chǎn)生彎曲后，車(chē)削就很難進(jìn)行。減少工件的熱變形主要可采取以下措施：

1、使用彈性回轉頂尖 用彈性回轉頂尖加工細長(cháng)軸，可有較地補償工件的熱變形伸長(cháng)，工件不易彎曲，車(chē)削可順利進(jìn)行。

2、加注充分的切削液 車(chē)削細長(cháng)軸時(shí)，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(chē)刀與工件的摩擦發(fā)熱。

六、合理選擇車(chē)刀幾何形狀

車(chē)削細長(cháng)軸時(shí)，由于工件剛性差，車(chē)刀的幾何形狀對工件的振動(dòng)有明顯的影響。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：

1、由于細長(cháng)軸剛生差，為減少細長(cháng)軸彎曲，要求徑向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影響徑向切削力的主要因素，在不影響刀具強度情況下，應盡量增大車(chē)刀主偏角。車(chē)刀的主偏角取kr=80°～93°。

2、為減少切削煙力和切削熱，應該選擇較大的前角，取r0=15°～30°。

3、車(chē)刀前面應該磨有R11.5～3的斷屑槽，使切削順利卷曲折斷。

4、選擇正刃傾角，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，并要經(jīng)常保持鋒利。

6、為了減少徑向切削力，應選擇較小的刀尖圓弧半徑(re<0.3mm)。倒棱的寬度也應選得較小，取倒棱寬br1=0.5f。

七、車(chē)削細長(cháng)軸的車(chē)刀

1、刀片材料為YT15硬質(zhì)合金。

2、切削用量：粗車(chē)時(shí)，切削速度vc=50～60m/min;進(jìn)給量f=0..3～0.4mm/r;切削

深度ap=1.5～2mm。精車(chē)時(shí)，切削速度vc=60～100m/min;進(jìn)給量 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、適用范圍：適用于車(chē)削光杠、絲桿等細長(cháng)軸。