如何车削细长轴

如何车削细长轴

【内容提要】工件的长度L与直径d之比（即长径比）大于25（L/d›25）的轴类零件称为细

长轴。由于细长轴本身刚性差（L/d值越大，刚性越差），因此在车削过程中会出现工件受

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

以及在切削过程中，工件受热伸长产生弯曲变形，使车削难以进行本文从加工工艺方面入手，讲述了细长轴车削的三个关键基本技术方法。

【关键词】细长轴车削关键技术

一、工件的装夹

1.使用中心架支撑车削细长轴

使用中心架支撑车削细长轴，关键是使中心架与工件接触的三个支撑爪所决定圆的圆心与车

床的回转中心重合。车削时，一般是用两顶尖装夹或一夹一顶方式安装工件，中心架安装在

工件的中间部位并固定在床身上。

2. 跟刀架的选用

跟刀架一般固定在床鞍上跟随车刀移动，承受作用在工件上的切削力。细长轴刚性差，车削

比较困难，如采用跟刀架来支撑，可以增加刚性，防止工件弯曲变形，从而保证细长轴的车

削质量。从跟刀架用以承受工件上的切削力F的角度来看，只需两支支撑爪就可以了。切削

力F可以分解F1与F2两个分力，它们分别使工件贴紧在支撑爪上。但是工件除了受F力之外，还受重力Q的作用，会使工件产生弯曲变形。因此车削时，若用两爪跟刀架支撑工件，

则工件往往会受重力作用而瞬时离开支撑爪，瞬时接触支撑爪，而产生振动；若选用三爪跟

刀架支撑工件，工件支撑在支撑爪和刀尖之间，便上下、左右均不能移动，这样车削就稳定，不易产生振动。所以选用三爪跟刀架支撑车削细长轴是一项很重要的工艺措施。

二、减少工件的热变形伸长

车削时，由于切削热的影响，使工件随温度升高而逐渐伸长变形，这就叫“热变形”。车削细

长轴时，为了减少热变形的影响，主要采取以下措施：

1. 细长轴应采用一夹一顶的装夹方式

卡爪夹持部分不宜过长，一般在15mm左右，最好用钢丝圈垫在卡盘爪的凹槽中，这样以点接触，使工件在卡盘内能自由调节其位置，避免夹紧时形成弯曲力矩。这样，在切削过程中

发生热变性伸长，也不会因卡盘夹死而产生内应力。

2．使用弹性回转顶尖来补偿工件热变形伸长

弹性回转顶尖由前端圆柱滚子轴承和后端的滚针轴承承受径向力，有推力球轴承承受轴向推力。在圆柱滚子轴承和推力球轴承之间，放置两片碟形弹簧。当工件变形伸长时，工件推动

顶尖，使碟形弹簧压缩变形（即顶尖能自动后退）。经长期生产实践证明，车削细长轴时使

用弹性回转顶尖，可以有效地补偿工件的热变形伸长，工件不易产生弯曲，使车削可以顺利

进行。

3. 采取反向进给方法

车削时，通常纵向进给运动的方向是床鞍带动车刀由床尾向床头方向运动，即所谓正向进给。反向进给则是床鞍带动车刀由床头箱向床尾方向运动。正向进给时，工件所受轴向切削分力，使工件受压（与工件变形方向相反），容易产生弯曲变形。而反向进给时，作用在工件上的

轴向切削分力，使工件受拉力（与工件变形方向相同），同时，由于细长轴左端通过钢丝圈

固定在卡盘内，右端支撑在弹性回转顶尖上，可以自由伸缩，不易产生弯曲变形，而且还能

使工件达到较高的加工精度和较小的表面粗糙度值。

三、合理选择车刀的几何形状

车削细长轴时，由于工件刚性差，车刀的几何形状对减少作用在工件上的切削力，减少工件

弯曲变形和振动，减少切削热的产生等均有明显的影响，选择时主要考虑以下几点：

（1）车刀的主偏角是影响径向切削力的主要因素，在不影响刀具强度的情况下，应尽量增

大车刀主偏角，一般细长轴车刀的主偏角选kr=80°～93°。

（2）减少切削力和切削热，应选择较大的前角，一般取γ0=15°～30°。

（3）前刀面应磨有R1.5～R3mm圆弧形断屑槽。

（4）选择正值刃倾角，通常取λs=+3°～+10°，使切屑流向待加工表面。此外，车刀也容易

切入工件，并可减少切削力。

（5）为了减少径向切削力，刀尖圆弧半径应磨得较小（rε<0.3mm），倒棱的宽度应选小些，一般为0.5f，以减少切削时的振动。

综上所述，车削细长轴的关键技术措施是选择合理的几何角度的车刀，采用三爪跟刀架和弹

性回转顶尖支撑，并实行反向进给方法来车削。

参考文献：劳动和社会保障部教材办公室组织编写，《车工工艺与技能训练》，中国劳动社

会保障出版社，2006

【作者简介】曾明，男，汉族，本科学历，荆州技师学院一级实习指导教师，研究方向，机

械加工教学。