论文导读：本文主要介绍细长轴的结构特点、加工特点、加工细长轴的准备工作，以及如何提高细长轴加工质量的方法和措施等。
关键词：细长轴结构与加工特点，方法与措施
轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一，通常采用车削、磨削的加工方法。细长轴是轴类零件中加工难度较大的一种，该类零件的刚性差，加工时易出现弯曲、锥度、腰鼓形等问题，针对上述问题，须采取合理、有效的方法和措施。
一、细长轴的特点
1．细长轴的结构特点
轴类零件中长度与直径之比大于20的，称为细长轴。该类零件外形结构比较简单，由于长径比大，故对轴线和轮廓线有直线度要求；为了满足使用要求，某些轴段有尺寸公差要求；表面质量的要求与一般轴类零件相似。该类零件在机械系统中运用广泛，如油缸的活塞杆、机床的光杠和丝杠等，都属于细长轴零件。免费论文参考网。
2．细长轴的加工特点
（1）刚性差。细长轴长度与直径比较大，很多已经超过50：1，这样零件在自重力、离心力、切削力等的作用下，易产生弯曲、变形和振动等问题。
（2）热变形大。细长轴工件车削时散热能力差，线膨胀系数大，因此在车削加工中易出现轴向伸长的情况，这样既加剧了变形，也大大降低了工件的刚度，易出现工件卡到顶尖中无法加工的现象。
（3）加工人员需要有较高的加工技能。细长轴在加工时，需要采用跟刀架、中心架等辅助夹具，这为刀具、夹具、工件之间的协调带来一定的困难，增加了振动的因素，增大了加工的难度。因此，必须有高技能的人员来操作，才能提高产品的合格率，最大限度地降低加工成本。
二、细长轴加工前的准备工作
1．机床调整
机床的调整是加工细长轴的重要环节，首先要使主轴中心和尾座顶尖的中心连线与导轨全长平行，其次要使主轴中心与尾座顶尖中心的同轴度误差小于0.02mm，最后，调整大、中、小拖板之间的间隙，使之达到合适的宽度。
2．棒料校直
做为细长轴毛坯的直棒料可采用热校直和冷校直两种方法。热校直效果好，但费工费时，适合阶梯轴或大直径的零件校直；冷校直仅适用于直径小的零件。
3．工艺装备的准备
常见的工艺装备包括刀具、量具和夹具等。刀具和量具没有特殊要求，但对夹具的要求比较高，通常需要顶尖、中心架、跟刀架等辅助设备，也有采用V形架、套筒等作辅助支撑的。
三、常见的细长轴加工方法
1．中心架支撑车削细长轴
适用于可以分段车削的细长轴。把中心架（如图1所示）支撑在工件中间，这样细长轴的长径比就减少一半，车削时的刚性可以增加好几倍。在工件上中心架之前，必须在毛坯中部车出一段支撑中心架支承爪的沟槽。中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油，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。
图1 中心架工作图图2 跟刀架工作图
2．跟刀架支撑切削细长轴
跟刀架（如图2所示）固定在床鞍上，可以随车刀移动，可抵消车削时产生的径向切削力，增加工件的刚度，减少变形，从而提高轴的形状精度并提高表面的加工质量。跟刀架通常采用三只支撑爪，使工件上下、左右都不能移动，车削过程稳定，不易产生振动。
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四、提高细长轴加工质量的方法与措施
1-顶尖 2-圆柱滚子轴承 3-碟形弹簧 4-推力球轴承 5-滚针轴承
图3 弹性回转顶尖结构图
1．使用弹性回转顶尖减少受热变形
弹性回转顶尖的结构如图3所示，顶尖用圆柱滚子轴承、滚针轴承承受径向力，推力球轴承承受进给力。在短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间，放置若干片碟形弹簧。当工件热变形伸长时，工件推动顶尖通过圆柱滚子轴承，压缩内部的蝶形弹簧。生产实践证明，用弹性回转顶尖加工细长轴，可有效地补偿工件的热变形伸长，这样工件不宜弯曲，车削能够顺利进行。
2．采用浮动夹紧和反向进给切削减少受热变形
如图4所示，细长轴采用一夹一顶装夹方式，这样细长轴左端的夹持就形成线接触的浮动状态，使细长轴在卡盘内能自由调整，切削过程中热变形伸长的细长轴不会因卡盘夹死而产生弯曲变形。在卡夹基面上套一开口的钢丝圈，以减少卡夹与工件轴向的接触长度。防止顶尖孔与卡夹基面不同轴所形成的过定位使工件弯曲变形。采用反向进给时，进给力拉紧工件已切削部分，并推进工件待切削部分由右端的弹性回转顶尖支撑并补偿，细长轴不易产生弯曲变形。
图4 反向进给切削示意图
3．采用专用拉紧装置装夹细长轴
采用专用拉紧装置装夹细长轴，可使工件在切削过程中始终受到拉力，从而消除因切削热使工件轴向身长导致的工件弯曲变形。反向拉紧装置的结构如图5所示，适合加工长径比很大的细长轴（L/d>60～100）。使用时，将反向拉紧装置紧固在机床尾座套筒9上，工件一端车成直径与长度与反拉接头拉紧套2的内孔动配合，然后用带钩卡爪连接，将套2拧紧在轴7上，起拉紧作用；轴的另一端夹紧在三爪卡盘上。调整尾座时，可稍松尾座顶针套筒的锁紧手柄，将手轮反摇，使手轮手柄位置置于偏上后，固定尾座，在手轮上挂10kg左右的重物，可在切削中起自行拉紧作用。
4．合理选择刀具提高加工质量
在细长轴的加工中，仅仅依靠跟刀架、中心架、弹性回转顶尖等设备是不够的，通过长期的时间发现，合理地选用刀具角度及其加工路线，会对细长轴的加工产生积极的意义。
前角的大小直接影响切削力、切削温度和切削力，影响刃区和刀头的温度与容热体积和导热面积，影响刀具的耐用度。免费论文参考网。大的前角加工是可以减少切削力、切削变形，由于细长轴刚度比较差，通常前角取20°～25°。
1-工件 2-拉紧套 3-带钩卡爪 4-固定套 5-向心球轴承 6-推力球轴承
7-轴 8-紧定螺钉 9-尾座套筒
图5反向拉头结构图
后角的主要功能为减少后刀面与加工表面的摩擦，直接影响加工表面质量及刀具耐用度。切削细长轴时一般采用大的进给量，为了增加刀具的耐用度、减轻细长轴在车削时的上下跳动要选取较小的后角，通常把后角取2°～3°。
主偏角增大可以减少细长轴的纵向切削力，减少振动和弯曲。通常情况下，主偏角选75°～90°，副偏角8°～30°。
为了让切屑流向待加工表面，增强刀尖强度，提高切削的稳定性及三个切削力之间的比值，通常情况把刃倾角选为3°。免费论文参考网。
为了减少轴向切削力，提高刀具耐用度，刀尖圆弧半径取0.5mm，副倒棱取0.2mm。
五、结束语
加工细长轴时，首先应该了解该类零件的结构特点、加工特点，然后选用合理的加工方法，选择适当的刀具参数及切削用量，都是保证加工质量不可缺少的条件。
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