普通车床细长轴车削加工工艺
《普通车床加工技术(第3版)》教学讲义 项目九 车削细长轴 48、细长轴的车刀及切削用量
无
参考资料
车工工艺与技能训练、车工生产实习等
课后体会
教与学互动设计
教师活动内容
学生活动内容
设计意图
一、组织教学
点名考勤、稳定学生情绪、宣布上课
二、复习提问并作记录
1、车削细长轴的方法有哪些？
三、分析同学们的答题
四、讲授新课
3.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（图9-6）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：
设计意图
4.合理地控制切削用量
切削用量选择的是否合理，对车削细长轴也有很大影响。
（1）切削深度
在车削细长轴时，应尽量减少切削深度。
（2）进给量
从提高切削效率的角度来看，增大进给量比增大切削深度有利。
（3）切削速度
提高切削速度有利于降低切削力。
五、布置作业
（1）课外作业
认知听讲
做好笔记
了解车削细长轴的切削用量选择
章节
课题
项目九：车削细长轴车刀的几何形状
课型
新授课
课时
1
教具学具电教设施
视频、课件
教ห้องสมุดไป่ตู้目标
知识
教学点
了解车刀的几何形状及切削用量选择
能力
培养点
培养学生分析问题解决问题的能力
德育
渗透点
培养爱科学爱劳动的优良品质
教学重点难点
重点
车刀的几何形状
难点
切削用量选择
学法引导
讨论法、讲授法、提问法
教学内容
更新、补
4、选择正刃倾角，取 =3°使切削屑流向待加工表面，并使卷屑效果良好。
5、为了减少径向切削力，应选择较小的刀尖圆弧半径（ <0.3mm）。倒棱的宽度也应选得较小，取倒棱宽 比较适宜。
浅谈细长轴的车削加工方法
浅谈细长轴的车削加工方法摘要：在机械加工过程中，有很多零件的长度与直径之比L:D>25,如高方平筛的主转动轴、蝶片滚筒精选机的蝶片转动轴、车床上的光杆或丝杆等。
通常把这类零件称之为细长轴。
这类零件一般在车床上进行加工。
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。
同时细长轴产生弯曲变形后，还会引起工艺系统振动，影响零件的粗糙度。
关键词：细长轴受力变形刀具角度加工方法一、引起细长轴弯曲变形的因素在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶)；另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。
这里主要分析一夹一顶的装夹方式，其力学原理如图1所示。
通过分析研究，车削引起细长轴弯曲变形的原因主要有：1.切削力在车削过程中，产生的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时产生的影响是不同的。
（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。
径向切削力对细长轴弯曲变形的影响见图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。
但是由于细长轴的刚性较差，其稳定性也较差，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，如图2所示。
2.切削热车削加工产生的切削热，会引起工件热伸长。
由于在车削过程中，卡盘和尾架顶尖都是固定不动的，因此两者之间的距离也是固定不变的。
这样细长轴受热后的轴向伸长量受到限制，导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
细长轴车削时应注意的问题及方法
细长轴车削时应注意的问题及方法摘要：由于细长轴的特点和技术要求，在车削加工时，易产生振动、多棱、竹节、圆柱度差和弯曲等。
要想顺利地把它车好，必须注意加工过程中有可能出现的问题。
关键词：细长轴、车削、变形、消除方法细长轴是指被加工工件长度与直径的比值大于20以上的轴类零件。
因为工件较长，所以刚性较差，在切削过程中容易产生振动，也会因切削热而在长度方向产生变形，由于走完一刀的时间较长，导致刀具的磨损量较大，也致使工件的形位公差精度和表面粗糙度较难达到图纸要求。
1.细长轴的加工特点(1) 车削时产生的径向切削力会使工件弯曲，引起振动，影响加工精度和表面粗糙度。
(2) 工件的自重、变形和振动，会影响工件圆柱度和表面粗糙度。
(3) 工件高速旋转时，在离心力的作用下变形，加剧了工件的弯曲和振动。
(4) 产生的切削热会导致工件轴向伸长变形，使工件发生弯曲，影响加工质量。
2.车削细长轴应注意的问题细长轴车削在机械加工中较为常见，由于其刚性差，加工难度较大。
如果能够采用正确的切削方法，选择合适的刀具及切削用量，有效地装夹定位工件，就能够有效地降低切削温度、减少热变形，最终获得满意的加工效果。
2.1机床调整车床主轴中心线与尾座中心线同轴，并与车床大导轨平行，允差应小于0.02mm。
2.2工件安装采用两顶尖装夹或用卡盘与顶尖配合装夹，合理地使用中心架或跟刀架作为辅助支承，以增加工件的装夹刚度。
用卡盘与顶尖配合装夹时，被夹持部分最好不超过10mm。
2.3刀具采用主偏角Κr = 75°～90°的偏刀，选择正刃倾角（λS>0），能够减小径向力和振动，还可以使切屑流向待加工表面。
保持切削刃口锋利，前角γ0控制在15°～30°之间，副后角α′0控制在4°～6°之间，刀尖圆角半径r<0.3mm。
刀具安装应略高于车床主轴中心。
2.4辅助支承安装车削细长轴时，一般都要安装中心架或跟刀架作为辅助支承，来增加工件的刚性，防止工件因振动或因离心力的作用被甩弯。
车床的车削工艺
精度及表面粗糙度等技术要求高的表面最后加工。
以轴类为例
轴类加工注意事项：
1.用顶尖装夹车削工件：至少3次 粗车第一端；调头粗车、精车另一端；精车第一端 2.车较小工件：先车一端，便于控制长度 3.轴类工件定位基准常选用中心孔 4.车削台阶轴：先车直径较大；保证刚性 5.车螺纹：安排半精加工之后，精度要求不高可以最后加工
或后顶尖没有顶紧，或前后顶尖产 当，顶尖产生跳动，应及
生径向跳动
时修理或更换
1.刀具伸出太长引起振动 2.工件刚度低引起振动 3.刀具几何角度不合理 4.切削用量选用不当
1.正确安装刀具
2.增加工件的装夹刚度
3.选用合理刀具角度（适 当增加前角、后角)
4.进给量不宜太大，精车 余量和切削速度应选择适 当（根据刀具）
×15mm 4 倒角C1
6车
一端软卡爪夹紧，一端用后顶尖顶住 1 车Ø30mm退刀槽至尺寸 2 车3 ×1.1槽至尺寸 3 车M24 ×1.5至尺寸
毛坯尺 寸
设备
Ø40mm× 282mm 刀具
C6132
900偏刀；450 弯头车刀
C6132 切槽倒； 螺纹车刀
四. 工 件 的 车 削 质 量 分 析
2.避免工件表面产生毛刺
毛刺是积屑瘤引起，就要改变切 削速度控制积屑瘤产生。
高速钢应低速车削
（V＜3m／min)
硬质合金避开中速车削
（V=20m／min）
刀具应锋利
3.防止切屑拉毛已加工表面
选用正值刃倾角，切屑流向 待加工表面，或采用卷屑、 断屑措施。
4.避免磨损亮斑
保持刀具锋利
细长轴磨削技巧
细长轴磨削技巧细长轴磨削技巧包括以下几点：1. 改进工件的装夹方法：粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。
精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度。
2. 采用跟刀架：跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。
采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
3. 采用反向进给：车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。
4. 采用车削细长轴的车刀：车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。
粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。
精车用刀常有一定的负刃倾角，使切削流向待加工面。
5. 使用中心架支承细长轴：中心架直接支承在工件中间，当工件可以分段车削时，在毛坯中部车处一段支承中心架的沟槽，其表面粗糙度值小，同轴度公差小，保持与车床旋转中心同轴。
6. 使用跟刀架支承细长轴：两爪跟刀架，跟刀架跟随车刀移动，车刀给工件的切削抗力，使工件贴在跟刀架的两个支承爪上，减少变形。
7. 优化磨削参数：针对不同的材料和工件尺寸选择合适的磨削参数，如砂轮粒度、转速、磨削深度等。
8. 控制冷却液的使用：使用适量的冷却液可以减少热量产生和工件变形。
9. 遵循加工步骤：按照合理的加工步骤进行磨削，避免因重复定位或装夹导致误差。
10. 提高操作技能：操作员应具备熟练的操作技能和高度的责任心，避免因操作失误导致工件损伤或质量不合格。
以上是细长轴磨削的一些技巧和注意事项，供您参考。
如需了解更多信息，建议咨询专业技术人员或查阅专业书籍。
细长轴的加工工艺分析
细长轴的加工工艺分析
细长轴的加工工艺分析主要涉及以下几个方面：
1. 材料选择：细长轴通常需具备高强度和良好的耐磨性能，常见的材料有不锈钢、碳钢、合金钢等。
根据具体的工件要求选择适合的材料。
2. 切削加工：细长轴通常需要进行切削加工，包括车削、镗削、铣削等。
在切削加工过程中，需要注意选择合适的刀具、切削速度和进给量，以及加工顺序，以确保工件的精度和表面质量。
3. 热处理：细长轴常需要进行热处理，以改变其组织结构和性能。
常见的热处理方法包括淬火、回火、正火等，根据具体的材料和要求选择适当的热处理方法。
4. 精密加工：细长轴可能需要进行精密加工，如磨削、抛光等。
在精密加工过程中，需要使用合适的磨削工具和抛光材料，控制加工参数，以获得高精度的工件表面。
5. 检测和质量控制：细长轴的加工过程中需要进行检测和质量控制，以确保工件的质量。
常见的检测方法包括尺寸测量、外观检查、硬度测试等，根据具体的要求选择适当的检测方法。
6. 表面处理：细长轴可能需要进行表面处理，如镀铬、喷涂等，以提高其耐腐
蚀性和装饰性。
在表面处理过程中，需要选择合适的表面处理方法和材料，控制加工参数，确保工件的表面质量。
总之，细长轴的加工工艺分析需要考虑材料选择、切削加工、热处理、精密加工、检测和质量控制，以及表面处理等方面的因素，以确保工件的加工质量和性能。
细长轴的车削加工要领
细长轴类零件的车削加工1. 中心架和跟刀架在细长轴零件加工中的应用车削细长轴工件，长度是直径10～12倍以上的长轴时，如车床光杠、丝杠等，由于这些轴本身的刚性差，加上切削力、切削热和震动等影响，车削时易产生弯曲、锥度、腰鼓度和竹节形等缺陷。
此外，在车削过程中还会引起震动，影响工件表面粗糙度。
为了防止这种现象产生，我们可以应用一种叫做中心架的特殊支承夹具。
中心架和跟刀架是车床附件之一，用卡盘顶针与中心架，或前后顶针与跟刀架装夹，可提高切削加工系统的刚性。
使用这些附加的装卡工具，可以增加工件的装卡刚度，减少震动，保证加工质量，避免零件产生鼓面，提高工件表面形状精度和表面粗糙度，并允许采用大切削用量加工，提高劳动生产率。
下面分别就中心架与跟刀架在细长轴零件中的应用加以说明。
一、中心架在细长轴零件加工中的应用1．中心架的结构中心架的结构组成如图5-1所示。
中心架一般固定在床面一定位置上，如图5-1(b)所示。
它的主体座l通过压板4和螺母5紧固在床面上。
盖子3与主体1用销作活落连接，盖子3可以打开或盖住，并用螺钉2固定。
三个爪的向心或离心位置，可以用螺钉6调节，以适应不同直径大小的工件，并用螺钉9紧固爪7和8，使爪在需要位置上固定不动。
2．中心架的使用(1)中心架的使用调整方法工件装上中心架之前，先在毛坯中间处车一条安装中心架卡爪的沟槽，槽的直径等于工件的直径，其宽度略比爪宽大些。
接着把中心架安装在床面适当位置上并加以固定，打开盖子3，把工件安装在两顶针中间(床尾要先调整好)，用划针盘或百分表检查槽是否跳动，然后将盖子3盖好，并调整中心架3个爪，使他们与工件沟槽轻轻接触。
这时慢慢转动工件，看是否能转得动。
在爪与工件之间最好垫一层铜皮或平皮带，并加些润滑油，或者3个爪用夹布胶木制造，这样可防止擦伤工件表面。
在车削大型工件或工件转速较高时，就必须采用带滚动轴承的中心架，如图5-2所示。
(2)车削步骤车削时，先车一端，一直车到沟槽为止。
车削加工基本技能
车削加工基本技能车床类机床是既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、扩孔铰刀、丝锥、板牙、滚花刀等对工件进行加工的一类机床，可加工的表面有内外圆柱面、圆锥面、成形回转面、端平面和各种内外螺纹面等。
在所有车床中，卧式车床的应用最为广泛。
它的工艺范围广，加工尺寸范围大(由机床主参数决定)，既可以对工件进行粗加工、半精加工，也可以进行精加工。
1车刀和车刀刃磨1.1、车刀车刀是金属切削加工中应用最广泛的一种刀具。
它可以用来加工外圆、内孔、端面、螺纹及各种内、外回转体成形表面，也可用于切断和切槽等，因此车刀类型很多，形状、结构、尺寸也各异。
车刀的结构形式有整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式等。
车刀的类型和特点：（1）整体式高速钢车刀这种车刀刃磨方便，可以根据需要刃磨成不同用途的车刀，尤其是适宜于刃磨各种刃形的成形车刀，如切槽刀、螺纹车刀等。
刀具磨损后可以多次重磨。
但刀杆也为高速钢材料，造成刀具材料的浪费。
刀杆强度低，当切削力较大时，会造成破坏。
一般用于较复杂成形表面的低速精车。
（2）硬质合金焊接式车刀焊接式车刀就是在碳钢（一般用45钢）刀杆上按刀具几何角度的要求开出刀槽，用焊料将硬质合金刀片焊接在刀槽内，并按所选定的几何角度刃磨后使用的车刀。
焊接式车刀结构简单、刚性好、适应性强，可以根据具体的加工条件和要求刃磨出合理的几何角度。
（3）硬质合金机夹重磨式车刀机夹重磨式车刀，就是用机械的方法将硬质合金刀片夹固在刀杆上的车刀。
刀片磨损后，可卸下重磨，然后再安装使用。
（4）机夹可转位式车刀机夹可转位式车刀，就是将预先加工好的有一定几何角度的多角硬质合金刀片，用机械的方法装夹在特制的刀杆上的车刀。
由于刀具的几何角度是由刀片形状及其在刀杆槽中的安装位置来确定的，故不需要刃磨。
可转位式车刀的夹紧机构，应该满足夹紧可靠、装卸方便、定位准确、结构简单等要求。
1.2车刀刃磨（1）普通磨具的类型所谓普通磨具是指用普通磨料制成的磨具，如刚玉类磨料、碳化硅类磨料和碳化硼磨料制成的磨具。
细长轴的加工方法
细长轴的加工方法细长轴的加工方法是指在机械加工过程中对于长度较长、直径相对较小的轴类工件所采取的一系列加工工艺和方法。
这类工件在许多领域中都有广泛的应用，比如汽车制造、航空航天、机械制造等。
细长轴的加工方法主要有以下几种：1. 切削加工：细长轴通常通过车床、铣床、钻床等机床进行切削加工。
在车床上，可以采用车削、车磨等方式进行加工，通过刀具不断地切削和磨削，逐步将粗加工的轴件加工成细长轴。
在铣床上，可以采用铣削、镗削等方式进行加工，通过刀具的旋转和移动，将工件表面的一定量材料切除，以达到加工精度和表面质量的要求。
2. 磨削加工：磨削是细长轴加工中常用的一种方法，通过磨削工具与工件表面的相对运动，将工件表面的一定量材料切除，以达到加工精度和表面质量的要求。
磨削加工分为外圆磨削和内圆磨削两种，分别适用于细长轴的外圆面和孔内面的加工。
常用的磨削加工方法有普通磨削、中心磨削、无心磨削和滚动磨削等。
3. 精密加工：细长轴的加工精度要求比较高，常常需要进行精密加工。
精密加工包括线切割、电火花加工、焊接等。
线切割是利用线切割机将工件切割成需要的形状，可以实现高精度的加工。
电火花加工是利用电火花放电烧蚀工件表面的加工方法，可以实现对轴件表面的高精度加工。
焊接是将两个或多个工件通过热源加热到熔融状态，使其熔合在一起的加工方法，通过焊接可以实现对细长轴的连接。
4. 其他加工方法：除了以上几种常规的加工方法外，还有一些特殊的加工方法可用于细长轴的加工。
比如深孔加工、滚压加工、冲压加工等。
深孔加工是通过刀具在细长轴上钻孔，可以实现对轴内腔的加工。
滚压加工是利用滚轮对工件表面施加压力，使其产生塑性变形，从而改善轴件的表面硬度和粗糙度。
冲压加工是将细长轴放置在冲压模具中，通过冲击力将轴件冲压成需要的形状。
细长轴的加工方法在实际应用中需要根据工件的具体要求和加工精度来选择，确保加工精度和表面质量的要求。
同时，在细长轴的加工过程中，还需要注意工艺参数的选择、刀具的使用和切削润滑的控制，以确保加工质量和工件的加工效率。
细长轴的车削加工方案
细长轴的车削加工方案细长轴的车削加工摘要：细长轴在车削加工中承受自身重力、切削力、高速旋转产生的离心力的作用，极容易出现振动与弯曲变形现象，增大轴的几何形状误差，而细长轴的轴向尺寸较大，直径较小，热扩散性及刚性差，受切削热作用会在轴向发生线性膨胀，若在轴向的伸长量无法得到消除，轴将受迫弯曲，从而影响轴的精度。
因此，要提高超细长轴车削加工的精度，必须对车床的夹具和刀具做进一步的改进。
为了达到所要求的加工精度，加工过程中要使用跟刀架、弹性活络顶尖和中心架等夹具和辅具，针对加工过程可能出现的问题对普通跟刀架、尾座进行改进。
采用托架避免工件产生很大的摆动；采用一夹一顶的装夹方式，尾座具有弹性,同时采用反向车削的方法，配合以最佳的刀具几何参数、切削用量等一系列有效措施，提高了细长轴的刚性，满足了加工要求。
关键词：细长轴夹具跟刀架中心架刀具切削加工一、细长轴的特点通常指出在机械中作转动运动的长度大于直径的圆柱零件叫作轴，而工件的长度与直径之比大于25（即l/d>25）的轴类零件称作细长轴。
切削细长轴与通常轴类较之，细长轴刚性高，极易变形，振动小，给焊接加工增添困难，难于赢得较好的表面光洁度及几何精度，其加工特点如下：１）热变形大。
细长轴车削时热扩散性差、线膨胀大,当工件两端顶紧时易产生弯曲变形。
严重时细长轴会被卡死而无法加工。
２）刚性高。
切削时工件受切削力、细长的工件由于蔡国用弯曲、高速旋转时受离心力等都极容易并使其产生伸展变形。
３）表面质量难以保证。
由于工件自重、变形、振动影响工件圆柱度和表面粗糙度。
以下主要针对上面的三个加工特点去谈谈如何有效率的提升细长轴的加工质量。
二、如何预防细长轴车削加工变形的措施（一）增大热变形弯曲车削时，因切削热传导给工件，使工件温度升高，工件就开始伸长变形，如车削直径φ50mm，长度ｌ＝1500mm的细长轴，材料为45#钢，车削时因切削冷的影响，并使工件比室温增高30℃，则细长轴冷变形弯曲量△l＝11.59×10－6（45#钢的线膨胀系数）×1500×30＝0.522mm切削细长轴时，如果用两顶尖或用一端卡住一端压制住的方法加工，它的轴向边线就是紧固的，热变形弯曲0.522mm，工件就可以本身伸展，细长轴一旦产生伸展后加工就很难展开。
细长轴的车削加工要领
细长轴类零件的车削加工1. 中心架和跟刀架在细长轴零件加工中的应用车削细长轴工件，长度是直径10〜12倍以上的长轴时，如车床光杠、丝杠等，由于这些轴本身的刚性差，加上切削力、切削热和震动等影响，车削时易产生弯曲、锥度、腰鼓度和竹节形等缺陷。
此外，在车削过程中还会引起震动，影响工件表面粗糙度。
为了防止这种现象产生，我们可以应用一种叫做中心架的特殊支承夹具。
中心架和跟刀架是车床附件之一，用卡盘顶针与中心架，或前后顶针与跟刀架装夹，可提高切削加工系统的刚性。
使用这些附加的装卡工具，可以增加工件的装卡刚度，减少震动，保证加工质量，避免零件产生鼓面，提高工件表面形状精度和表面粗糙度，并允许采用大切削用量加工，提高劳动生产率。
下面分别就中心架与跟刀架在细长轴零件中的应用加以说明。
一、中心架在细长轴零件加工中的应用1 ．中心架的结构中心架的结构组成如图5-1 所示。
中心架一般固定在床面一定位置上，如图5-1(b)所示。
它的主体座I通过压板4和螺母5紧固在床面上。
盖子3 与主体1 用销作活落连接，盖子3可以打开或盖住，并用螺钉2 固定。
三个爪的向心或离心位置，可以用螺钉6 调节，以适应不同直径大小的工件，并用螺钉9 紧固爪7 和8，使爪在需要位置上固定不动。
2．中心架的使用(1 )中心架的使用调整方法工件装上中心架之前，先在毛坯中间处车一条安装中心架卡爪的沟槽，槽的直径等于工件的直径，其宽度略比爪宽大些。
接着把中心架安装在床面适当位置上并加以固定，打开盖子3，把工件安装在两顶针中间(床尾要先调整好) ，用划针盘或百分表检查槽是否跳动，然后将盖子3 盖好，并调整中心架3 个爪，使他们与工件沟槽轻轻接触。
这时慢慢转动工件，看是否能转得动。
在爪与工件之间最好垫一层铜皮或平皮带，并加些润滑油，或者3 个爪用夹布胶木制造，这样可防止擦伤工件表面。
在车削大型工件或工件转速较高时，就必须采用带滚动轴承的中心架，如图5-2 所示。
长径比＞20的细长轴如何更高效地车削加工？
通常将长径比＞20的轴称为细长轴，其车削加工是一项很难的加工技术。
传统的细长轴类零件通常是在普通车床上加工，操作人员的技术水平很大程度上决定了零件的加工质量，而且效率低下。
应用更先进的自动化数控技术来生产超细长轴类零件是必然趋势，笔者提出了一种较为创新的加工变径超细长轴类零件的方法，并经实际验证取得了良好的效果。
1. 细长轴类零件加工难点分析1）细长轴类零件的刚性差，长径比大，切削时不仅易产生振动和热胀变形，而且需要具备一定比例的锥度。
2）细长轴在高速车削时，局部温度会急剧上升，产生较大的线膨胀，因其散热性差，导致细长轴弯曲变形，影响车削精度。
3）细长轴轴向尺寸大，车削时要求较小的进给量，刀具极易磨损，在实际加工中很容易出现崩刀、啃刀等刀具损坏现象，产生竹节形误差和麻花形误差。
2. 细长轴振动基本理论细长轴车削振动问题属于连续系统振动，其有无穷多个自由度，可以用偏微分方程对其进行描述。
在建立细长轴切削的受力模型时，可将尾座处简化为一个简支座；跟刀架只能限制X、Y方向位移，Z向可以自由移动，可将跟刀架简化为一个简支座；将自定心卡盘处简化为一个固定支承，则可建立细长轴车削时的受力简图，如图1所示。
图1 细长轴车削受力简图1—尾座2—跟刀架3—自定心卡盘在主切削力、轴向切削力、径向切削力和约束的共同作用下，细长轴将主要出现径向振动和轴向振动，假设细长轴材料为理想弹性体且满足以下三个条件：一是质量均匀分布，二是各向同性，三是服从虎克定律，这样就可以对细长轴的径向、轴向振动进行理论推导。
3. 变径超细长轴车削加工专用机床设计笔者根据所要加工零件的特点设计了专用数控机床，对一台型号为CA6140/3000的数控车床进行了数控化改造，在基本机械改造的基础上，针对细长轴类零件的加工难点进行分析，在反复试验的基础上，最终确定了液压可适应跟刀架、拉式尾座和双卡盘结构组合的加工方案，具体改造方案如下所述。
（1）液压可适应跟刀架（见图2）该专用机床设计了一种液压可适应跟刀架，在安装时确定好卡轮与刀具之间的距离，并确保液压跟刀架三爪完全与细长轴接触。
细长轴加工工艺
细长轴加工工艺一、工艺概述细长轴是指长度大于直径10倍的轴类零件，广泛应用于机械、航空、航天等领域。
其加工难度较大，需要经过多道工序才能完成。
本文将详细介绍细长轴的加工工艺。
二、材料准备1.选择合适的材料。
常用的材料有碳素钢、合金钢等。
2.对材料进行切割。
根据长度要求，将材料切割成相应长度。
三、车削加工1.粗车。
将材料放入车床上，进行粗车加工。
首先要确定好中心线，并进行装夹固定。
2.精车。
在粗车基础上，进行精车加工。
主要是为了提高表面平整度和精度。
3.修整端面。
在端面处进行修整，以保证端面平整度和垂直度。
四、磨削加工1.外圆磨削。
采用外圆磨床对轴身进行磨削，以提高尺寸精度和表面质量。
2.内孔磨削。
对于有内孔的轴类零件，在内孔处采用内圆磨床进行磨削。
3.端面磨削。
采用平面磨床对端面进行磨削，以保证平整度和垂直度。
五、齿轮加工1.车削齿轮。
将轴类零件放入数控车床上，进行齿轮车削加工。
2.滚齿。
在车削基础上，采用滚齿机进行滚齿加工，提高齿轮精度和耐磨性。
六、淬火处理1.淬火前准备。
在淬火前，需要对轴类零件进行清洗和预热处理。
2.淬火。
将轴类零件放入油池中进行淬火处理，提高硬度和耐磨性。
3.回火。
在淬火后，需要对零件进行回火处理，以提高强度和韧性。
七、表面处理1.抛光。
采用抛光机对表面进行抛光处理，提高表面质量。
2.镀层。
根据使用要求，在表面涂覆一层保护性涂料或金属镀层。
八、检验1.外观检验。
对于表面质量要求较高的细长轴，需进行外观检验，如裂纹、气泡等。
2.尺寸检验。
对轴类零件的尺寸进行检验，以保证精度和质量。
九、包装运输1.包装。
根据轴类零件的大小和重量，选择合适的包装材料进行包装。
2.运输。
选择合适的运输方式，将轴类零件送到客户手中。
以上就是细长轴加工的详细工艺流程，通过多道工序的加工处理，可以保证细长轴的精度和质量，达到客户要求。
在普通车床上高速车削细长轴类零件
４ 操 作过程
／ －实例 ： ｊｒ ｎ＿ 工件外径 （ ０ ｂ 一 ２ 量 １ｒ 冷却液为乳化液． ０ ｍ． ａ （ ） 具 的装卡 ： １刀 ， 长度 １０ ｒ 材料直径 ￣ ０ ｍ， ５０ ｍ， ａ ３ｍ 毛坯材质为 ４ Ｃ 调质料 ， ５ｒ 加工余
高速 细长 轴车 刀 的装 卡 ， 刀尖应 高 于 中心 ０ ２— ．ｍ 使 车 刀后 面 有 轻 微 的接 触 ， 加 了 切 削过 ． ０ ５ ｍ， 增 程 中的平 稳性 ， 由此产 生 的平 面挤压 工 件 ， 高表 面 光 洁度 ． 提 由于 ９ 。 刀在 轴 向进 刀 切削 力过 大 时容 ｏ偏 易产 生扎 刀 现象 ， 装刀 时 ， 刀尖 稍 向右偏 ２ ， 际主偏 角为 ８ 。可克 服扎 刀现 象． 。实 ８， （） ２ 加工 方法 ：
半 精车 ： ６ ０ —１０ ｒｍ ｍ ｎ ＝ｌ — １５ ｍ； ＝ ． — ０ ５ ｍ ｒｍ： ｎ＝ ０ ２ ０ｐ ／ ｉ ；ｔ ． ｍ ｓ ０３ ． ｍ ／ｐ 精 车 ： ６ ０ — １０ ｒｍ ｍ ｎ ＝ ． — ０ ７ ｍ；ｓ ０ １ —０ ２ ｍ ｒｍ： ｎ＝ ０ ２ ０ｐ ／ ｉ ；ｔ ０ ５ ．ｍ ＝ ．５ ． ｍ ／ｐ
维普资讯
第２ 卷 第３ ４ 期 河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报 ２０ ０ ６年 ９月 Ｊ Ｕ Ｎ ＬＯ Ｅ Ｅ ＳＩＵ ＥＯ Ｒ ＨＴ Ｃ Ｕ Ａ Ｎ ＩＥ ＲＮ Ｏ Ｒ Ａ Ｆ Ｂ ＩＮ Ｔ Ｔ ＦＡ Ｃ ＩＥ Ｔ Ｒ ＬＥ ＧＮ Ｅ ＩＧ Ｈ Ｉ Ｔ
ｌ１ ｌ
３ 加工前 的准备工作 ：
细长轴 的／ －过程需要使用床身导轨 的全部或大部分 ， ｊｒ ｎ＿ 因此机床本身的精度对加工效率 ， 质量和能
否 完成 细 长轴 的／ －有 着重要 意义 ． ｊｒ ｎ＿
细长轴车削时出现的问题及其应对办法
细长轴车削时出现的问题及其应对办法一、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，见图（9—2）。
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（图9--4），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。
细长轴车削加工的注意事项
（5）振动波纹
振动波纹是进刀过程中工件外圆出现 的轴向多棱或椭圆状态，由此而引起的振 动现象。
二、细长轴车削实例练习
【练习9.1】 多台阶细长轴的车削。如图9.6所 示，材料为45钢，热处理：正火170～211HB。 单件生产。
图9.6 多台阶细长轴
1．工艺分析 2．车削加工工艺及步骤
（1）下料。26 604。
① 修研顶尖孔，保证表面粗糙度Ra0.8。
②
安装过渡套筒于20
0 0.014
mm处并调节，
使其全跳动量在0.015mm以内，两
顶尖安装工件，上中心架并找正。
③
车18
0 0.014
mm至190.1mm，表面粗糙
度Ra1.6。
（6）调头装夹同上，取下过渡套筒，将中心
架移至已车出表面粗糙度Ra1.6处并找正，调
（4）热处理。 ① 高温回火。
② 校直。两顶尖支持，旋转轻打外圆，保 证圆跳动量不大于1mm。
（5）车。
① 修两端中心孔，保证表面粗糙度为Ra0.8 。
②
一夹一顶装夹，车20
0 0.045
mm，一端长
10～15mm，外圆见光。
③
调头夹持已车部分，顶尖后支持，车20
0 0.019
mm至要求，保证表面粗糙度Ra1.6，并按图
7．细长轴的检测
（1）细长轴工件形状公差的检测。细长轴 工件的圆度、圆柱度可用圆度仪直接检测， 也可用千分尺间接检测。直线度可以把工件 安放在正摆仪或放在平板上用千分表或塞尺 间接检测。
（2）细长轴工件位置公差的检测。细长轴 工件的同轴度、圆跳动可以把工件安放在正 摆仪上用千分表间接检测。
（3）细长轴工件表面粗糙度的检测。可以 用光学仪器检测，也可用表面粗糙度标准样 块对照，用肉眼判断。
细长轴车削变形有哪些因素？深入探讨变形解决方法
2）采用轴向夹拉法车削细长轴，轴向夹拉车削是指在车
4
4 轴向夹拉车削及受力情况
3）采用反向切削法车削细长轴：反向切削法是指在细长
5
图5 反向切削法加工及受力分析
4）采用双刀车削细长轴改装车床中滑板，增加后刀架，
如图6所示。图6 双刀加
5）采用磁力切削法车削细长轴：我们采用的磁力切削法
在机械加工过程中，有很多轴类零件的长径比L/d>25。
, 横置的细长轴很容
加工方法： 采用反向进给车削，选用合理的刀具
如图1所示。图1 一夹一顶
切削力导致变形在车削过程中，产生的切削力可以分解为
PX、径向切削力PY及切向切削力PZ。不同的
PY的影响：径向切削力是垂直作用在通过细长
60°的主偏角。
3）刃倾角(λs)：车刀的倾角影响着车削过程中切屑的流向、
3个切削分力的比例关系。随着刃倾角的增大，
-10°～+10°范围内，3个切削分力的比例关系
0°～+10°，以
使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削
1。 轴向切削力PX的影
如图2所示。图2 轴
2F切削热产生的影响车床加工
由此可以看出，
★二、解决细长轴加工变形问题的措施
选择合适的装夹方法在普通车床上车削细长轴的两种传
3所示。
3 一夹一顶装夹的改进方式
直接减少细长轴受力变形（1）采用传统的跟刀架和中心
合理地控制切削用量切削用量选择的是否合理，对切削过
1）切削深度(t)：切削深度是指在工艺系统刚度确定的前
2）进给量(f)：车床车削时进给量增大会使切削厚度增加，
.如果从提高切削效率的角度来看，增大进
3）切削速度(v)：提高切削速度有利于降低切削力。这是
细长轴的加工与设计
摘要
细长轴是机械加工中比较重要的部分，本文针对细长轴 的自身特点进行了研究。发现细长轴在机械加工中刚性差， 易变形，振动大等特点。并针对切削热引起的热变形伸长， 增加细长轴刚性，减小车削时的振动等方面介绍了车削加工 中预防细长轴变形的措施
Summary.
Slender shaft are machined in the more important part, this paper focuses on researching the
characteristics of slender shaftFound slender shaft in the rigid difference in mechanical processing, easy deformation, vibrations, and other
characteristics.Forcutting heat and thermal deformation caused by extension, increase the slender shaft stiffness, cutting vibration when car introduced in areas such as the reduction in turning of slender shaft deformation prevention measure
与顶尖的配合，车床尾座锥孔与麻花钻柄的配合。 1.转动小滑板法 转动小滑板法，是把刀架小滑板按工件的圆锥半角 a∕2 要求转 动一个相应的角度， 使车刀的运动轨迹与所要求加工的圆锥素线平行。 转动小滑板操作简便，调试范围广。 2.偏移尾座法 采用偏移尾座法车外圆锥面，必须工件装夹在两顶尖间，巴尾座上滑 板向里（是用在车正外圆锥面）或者向外（用于车外倒圆锥面）横向 移动一端距离 S 后，使工作回转轴线与车床主轴轴线相交一个角度， 并使其大小等于圆锥半角 a∕2。由于床鞍进给是沿平行于主轴轴线 移动的。当尾座横向移动一端距离 S 后，工件就成了一个圆锥体。 3.仿形法车外圆锥面 仿形法车外圆锥面是刀具按照仿形装置（靠模）进给对工件进行 加工的方法，在卧式车床上安装一套装置，该装置能使刀具作纵向进 给的同时，又作横向进给，从而使车刀的运动轨迹与与圆锥的素线平 行，加工出所需的圆锥面. 4. 宽刃刀车削法 宽刃刀车外圆锥面，实质上也属于成形法车削，即使用成行刀具 对工件进行加工。它是在车刀安装后，使主切削刃与主轴轴线夹角等 于工件的圆锥半角 a∕2，采用横向进给的方法加工出外圆锥面。 三、 成形面加工方案 1. 双手控制法
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普通车床细长轴车削加工工艺
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（
长度与之直径比大于20～25(即L/d≥20～25)的轴称之为细长轴。
这类零件一般在车床上进行加工。
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产生中间粗、两头细的形状，严重影响零件的加工精度.同时细长轴产生弯曲变形后，还会引起工艺系统振动，影响零件的粗糙度。
在切削力、重力和顶尖顶紧力的作用下，横置的细长轴是很容易弯曲甚至失稳，提高细长轴的加工精度问题，就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。
因此，采用反向进给车削，配合以最佳的刀具几何参数、切削用量、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。
以提高细长轴的刚性，得到良好的几何精度和理想的表面粗糙度，保证加工要求。
2细长轴车削的工艺特点
细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点：
①细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。
②细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。
如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。
③由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。
④车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。
若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚
度：若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟刀架又跟到大直径圆上，又把工件压向车刀，使车出的直径变小，这样连续有规律的变化，就会把细长的工件车成“竹节”形。
造成机床、工件、刀具工艺系统的刚性不良给切削加工带来困难，不易获得良好的表面粗糙度和几何精度
3引起细长轴产生弯曲变形的原因
在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种：一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧，另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶)；另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。
主要分析一夹一顶的装夹方式.其力学模型如图1所示。
图1 一夹一顶装夹方式及力学模型
切削力导致变形
切削力导致变形切削力导致变形切削力导致变形在车削过程中，产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PZ。
不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。
径向切削力
径向切削力是垂直作用在通过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.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，见图1。
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。
但是由于细长轴的刚性较差，其稳定性也较差，当轴向切削力超过一定数值时，将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。
如图2所示。
4提高细长轴加工精度
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，以提高细长轴的加工精度。
选择合适的装夹方法
双顶尖法装夹法
采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。
但用该方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动.因此只适宜于长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高、多台阶轴类零件的加工。
一夹一顶的装夹法
采用一夹一顶的装夹方式。
在该装夹方式中，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，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形；同时可在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈，以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度，消除安装时的过定位，减少弯曲变形。
双刀切削法
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。
采用跟刀架和中心架
采用一夹一顶的装夹方式车削细长轴，为了减少径向切削力对细长轴弯曲变形的影响，传统上采用跟刀架和中心架，相当于在细长轴上增加了一个支撑，增加了细长轴的刚度，可有效地减少径向切削力对细长轴的影响。
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，避免工件的压弯变形。
在车床上车削细长轴采用的两种传统装夹方式中，采用双顶尖装夹，工件定位准确，容易保证同轴度。
但用该方法装夹细长轴，其刚性较差，细长轴弯曲变形较大，而且容易产生振动.因此只适宜于安装长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高的工件。
加工细长轴通常采用一夹一顶的装夹方式。
但是在该装夹方式中，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，使细长轴受热后可以自由伸长，减少其受热弯曲变形；同时可在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈，以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度，消除安装时的过定位，减少弯曲变形。
如图4所示。
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，如图4所示。
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，避免工件的压弯变形
5合理地控制切削用量
切削用量选择的是否合理，对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。
因此对车削细长轴时引起的变形也是不同的。
粗车和半粗车细长轴切削用量的选择原则是：尽可能减少径向切削分力，减少切削热。
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。
切削深度 (t) 在工艺系统刚度确定的前提下，随着切削深度的增大，车削时产生的切削力、切削热随之增大，引起细长轴的受力、受热变形也增大。
因此在车削细长轴时，应尽量减少切削深度。
进给量 (f) 进给量增大会使切削厚度增加，切削力增大。
但切削力不是按正比增大，因此细长轴的受力变形系数有所下降.如果从提高切削效率的角度来看，增大进给量比增大切削深度有利。
切削速度 (v) 提高切削速度有利于降低切削力。
这是因为，随着切削速度的增大，切削温度提高，刀具与工件之间的摩擦力减小，细长轴的受力变形减小。
但切削速度过高容易使细长轴在离心力作用下出现弯曲，破坏切削过程的平稳性，所以切削速度应控制在一定范围。
对长径比较大的工件，切削速度要适当降低
6 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。
6,1前角(γ) 其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。
增大前角可以降低切削力，所以在细长轴车削中，在保证车刀有足够强度前提下，尽量使刀具的前角增大，前角一般取γ=15°。
主偏角 (kr) 其大小影响着3个切削分力的大小和比例关系。
随着主偏角的增大，径向切削力明显减小，切向切削力在60°～90°时却有所增大。
在60°～75°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，一般采用
大于60°的主偏角。
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
--------精心分享，希望可以帮到你。