如何提高细长轴的加工精度

细长轴是特殊的轴类零件，生产中常见的细长轴零件有车床的光杠、丝杆等。精车加工时，由于长径比较大，细长轴在切削力作用下会产生弯曲变形，在加工过程中会发生振动，该问题的传统解决方法是靠装夹方式来保证，并不能完全解决精度问题。下面我们就车削细长轴时存在的问题及其解决方案进行探讨。

一、加工细长轴的问题

在车削过程中，由于细长轴的刚性不足，其被加工时受切削力、自身重力和旋转时离心力的作用，会产生让刀弯曲、规律性振动等，严重被加工零件的直线度、圆柱度和表面粗糙度等几何形位精度和表面质量，常见的细长轴圆柱度误差包括圆锥形、腰鼓形和马鞍形圆柱度误差等

在切削过程中，车刀加工工件时产生的切削热，会引起工件热伸长和热变形，并且，在车削过程中，如果采用一夹一顶装夹，则轴的两端距离是固定的，如此一来，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更大的弯曲变形，严重时会使工件在顶尖间卡住。

机床自身在加工和装配过程中，由于加工误差和装配间隙的存在，影响机床运动部件之间的相对位置，从而导致加工零件时形位误差产生。

二、采取的措施

1、装夹方法的改进

在上面的分析中，一夹一顶限制了工件的热变形，所以，需要把变形量给释放出来，这里可以在卡爪和细长轴间使用钢制弹性垫圈，或者一端使用弹性顶尖来释放，保证加工精度。还可以使用两顶尖装夹，一端采用弹性顶尖的方法。

2、采用双车刀相对车削细长轴

当两把车刀同时径向相对车削时，他们产生的径向切削力相互抵消，减少了细长轴的径向弯形，另外，两个径向力相向支撑细长轴，使得它的稳定性变好，振动减小，加工精度提高。此方法技术要求较高，适用于批量生产时使用。

3、采用车床附件减少零件受力变形

车床的附件包括卡盘、顶尖、中心架、跟刀架、鸡心夹头等。在一夹一顶的装夹方式中采用中心架，相当于在细长轴中心增加了一个活动支撑，可有效地减少径向切削力对细长轴的影响。采用跟刀架加工时，跟刀架随时跟着刀的位置，随时增加细长轴被切削部位的刚度。

设计专门的车床轴向夹头，采用轴向夹拉法车削细长轴。轴向夹拉车削法是技术工人在长期实践中总结出来的一种经验之谈，在装夹时轴的一端由卡盘固定，另一端由专用附件夹拉头夹紧，此时，轴的一端夹紧，一端受轴向力作用。在车削加工过程中，由于细长轴受到轴向拉力，会减小细长轴由于径向切削力引起的弯曲变形程度

4、采用反向切削法减少径向弯曲

反向切削法是指在细长轴的车削过程中，车刀不是从尾座向卡盘方向开始车削，而是先空行程到卡盘附近，然后从主轴卡盘开始向尾座方向进给，由于卡盘夹紧力较好，在加工过程中，车刀产生的轴向分力使细长轴从卡盘方向向尾座方向拉伸，减小了轴向切削力引起的弯曲变形。

5、合理地控制切削用量

切削用量的选择是否合理，直接影响零件加工过程中产生的切削力和切削热，从而影响细长轴的变形量。在三种切削用量里，它们对细长轴弯曲变形的影响各不相同。经过实践验证，切削参数的经验选择值如下表所示：

6、选择合理的刀具角度

合理选择刀具的角度可以减小切削力和摩擦，也可以减小工件震动和弯曲变形，而在车刀的各个几何角度中，前角、主偏角和刃倾角对切削力的影响最大。在细长轴加工中一般前角取15°~30°，主偏角一般应大于60°，刃倾角根据实际情况选择正值3°~10°。

7、充分使用冷却润滑液

冷却液具有冷却、润滑和排屑的作用。选择正确的冷却液，可以快速降低车刀和工件的温度，防止工件的热变形同时，它还能润滑车刀与工件，提高断屑效果，将铁屑快速冲走，使切削加工顺利进行，提高零件的表面质量。在细长轴的车削加工中，由于机床自身误差和人为误差的存在，加工误差是不可避免的。但是了解误差产生的原因并对其进行科学的分析，才能采取合理的工艺措施减少加工误差，提高零件的机械加工精度。