在机械加工过程中，我们把零件的长径比大于或等于25 的轴类零件称为细长轴,如车床上的光杆或丝杆等。在车削过程中，由于其刚性差，在切削力和切削热的作用下，细长轴很容易产生弯曲变形，这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性，使加工出来的细长轴呈现中间粗、两头细的形状，严重影响零件的加工精度。

      1、细长轴类零件的工艺特点

      1.1 刚性差

      细长轴长径比较大，其刚度极差。车削时极易受到切削力、自重、离心力等作用使其产生弯曲变形。

      1.2 热变形大

      车削过程中，细长轴会因为产生的切削热而伸长，当工件两端顶紧时易产生弯曲变形，并使细长轴的刚度进一步降低，从而加剧工件的变形。

      2、影响细长轴加工精度的因素

      2.1 切削力

      在切削过程中产生的力，称为切削力。切削力可以分解为轴向切削力Px、径向切削力Py 及切向切削力Pz。不同的切削力对车削细长轴产生的影响是不同的。

      2.1.1 径向切削力Py 的影响

      径向切削力是垂直作用在细长轴轴线水平平面内的，由于细长轴的刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形。

      2.1.2 轴向切削力Px 的影响

      轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的，它对工件形成一个弯矩。对于一般的车削加工，轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大，可以忽略。但对细长轴而言其刚性较差、稳定性也较差，当轴向切削力超过一定数值时，会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。

      3、提高细长轴加工精度的措施

      在细长轴加工过程中，为提高其加工精度，要根据不同的生产条件，采取不同的措施。

      3.1 选择合适的装夹方法

      细长轴加工通常采用一夹一顶的装夹方式。此装夹方式中，如果顶尖顶得太紧，除了可能将细长轴顶弯外，还能阻碍车削时细长轴的受热伸长，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴，装夹后会产生过定位，也能导致细长轴产生弯曲变形。因此采用一夹一顶装夹方式时，顶尖应采用弹性活顶尖，使长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形；同时可在卡爪与长轴之间垫入一个开口钢丝圈，以减少卡爪与长轴的轴向接触长度，消除安装时的过定位，减少弯曲变形。

      3.2 直接减小细长轴受力变形

      3.2.1 采用轴向拉夹法车削长轴

      采用跟刀架和中心架，虽然能够增加工件的刚度，基本消除径向切削力对工件的影响。但还不能解决轴向切削力把工件压弯的问题，特别是对于长径比大的长轴，这种弯曲变形更为明显。因此可以采用轴向拉夹法车削长轴。

      轴向夹拉车削是指在车削长轴过程中，长轴的一端由卡盘夹紧，另一端由专门设计的夹拉头夹紧，夹拉头给长轴施加轴向拉力。在车削过程中，细长轴始终受到轴向拉力，解决了轴向切削力把细长轴压弯的问题。同时在轴向拉力的作用下，会使细长轴由于径向切削力引起的弯曲变形程度减小，补偿了因切削热而产生的轴向伸长量，提高了细长轴的刚性和加工精度。

      3.2.2 采用双刀切削法车削细长轴

      采用双刀车削细长轴改装车床中溜板，增加后刀架，采用前后两把车刀同时进行车削。两把车刀，径向相对，前车刀正装，后车刀反装。两把车刀车削时产生的径向切削力相互抵消，工件受力变形和振动小，加工精度高，适用于批量生产。

      3.2.3 采用反向切削法车削细长轴

      反向切削法是指在细长轴的车削过程中，车刀由主轴卡盘开始向尾架方向进给。这样在加工过程中产生的轴向切削力使细长轴受拉，消除了轴向切削力引起的弯曲变形。同时，采用弹性的尾架顶尖，可以有效地补偿刀具至尾架一段的工件的受压变形和热伸长量，避免工件被压弯变形。

      3.3 选择合理的刀具角度

      为了减小车削细长轴产生的弯曲变形，要求车削时产生的切削力越小越好，而在刀具的几何角度中，前角、主偏角和刃倾角对切削力的影响最大。

      3.3.1 前角(γ0)

      前角(γ0)大小直接着影响切削力、切削温度和切削功率。增大前角，可以使被切削金属层的塑性变形程度减小，切削力明显减小。所以在细长轴车削中，在保证车刀有足够强度的前提下，尽量使刀具的前角增大，前角一般取γ0=15°～30°。

      3.3.2 主偏角(kr)

      由于细长轴刚性差,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°。3.3.3 刃倾角(λs)

      刃倾角(λs)影响着车削过程中切屑的流向、刀尖的强度及3个切削分力的比例关系。随着刃倾角的增大，径向切削力明显减小，但轴向切削力和切向切削力却有所增大。刃倾角在-10°～10°范围内，3个切削分力的比例关系比较合理。在车削细长轴时，常采用正刃倾角3°～10°，以使切屑流向待加工表面。

      3.4 合理控制切削用量

      不同的切削用量的选择，切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少也是不同的，因此对车削细长轴时引起的变形也是不同的。车削细长轴时，一般在长径比及材料韧性大时，选用较小的切削用量，即多走刀，切深小，以减少振动，增加刚性。

      4、结论

      细长轴的车削加工是机械加工中比较常见的一种加工方式。由于细长轴刚性差，车削时产生的受力、受热变形较大，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和先进的加工方法，选择合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保证细长轴的加工质量要求。