工件的長度L與直徑d之比大於25（即長頸比L/d>25）的軸類工件稱為細長軸。細長軸的外形並不複雜，但由於其本身的剛度低，車削時又受切削力、重力、切削熱等因素的影響，容易產生彎曲變形以及振動、錐度、腰鼓形、竹節形等缺陷，難以保證加工精度，甚至無法加工。雖然細長軸的加工難度大，但卻有加工普通工件的共性（如：切削方式、工件安裝、車削的選擇和裝夾等方面）；本文論述了在細長軸車削加工過程中的一些難點和解決方法：抓住車削共性，再結合細長軸的個性，解決剛度、熱變形伸長及合理選擇車刀的幾何參數等三個關鍵技術，細長軸的車削也就順心應手了。
細長軸
一、細長軸車削過程中遇到的問題
工件的長度L與直徑d之比大於25（即長頸比L/d>25）的軸類工件稱為細長軸。細長軸剛性差，使用機床、刀具、夾具、工件的工藝系統剛性不足，切削中易產生震動變形，造成加工困難。在加工過程中，所遇到的主要問題是：
1、工件受切削抗力而產生振動和出現彎曲變形，使幾何精度和表光潔度降低。
2、在切削過程中工件吸收的切削熱，會導致工件產生較大的軸向線膨脹，加劇彎曲變形，增加振動，甚至使工件擠死在兩頂尖之間，造成無法加工。
3、長頸比愈大，自重力愈大，工件在高轉速下，產生的離心力也愈大，上下跳動也就嚴重影響加工質量。
4、刀具的幾何角度、切削用量和加工工藝方法等選擇不當，會使切削力加大，變形和振動加劇。
5、工件彎曲和振動，使車削加工必須採用較低的轉速和切削深度，限制了生產效率的提高。
6、工件在徑向切削力作用下，車削已加工的工件外形容易形成兩端小、中間大，還易出“扎刀”現象。
7、機床調整不當，易產生錐形誤差；夾具調整不當，易造成彎曲和產生“竹節形”、“菱形”等。
細長軸
二、解決問題的措施
在生產實際中，為了確保細長軸的加工精度和表面質量，提高生產效率，我們採取了以下措施：
1、為了彌補細長軸的剛性不足，在車削中，應採用跟刀架，以提高工件的剛性，減少變形。
2、注意具體操作方法，有較嚴格的工藝要求和措施，以保證整個工藝系統的剛性，讓工件獲得必要的幾何精度和表面光潔度。
3、採用由左至右反方向車削；減小內應力和彎曲變形，保證直線度及尺寸精度，加工效率高，適應性強。
4、合理選用切削用量，以及刀具幾何角度及參數。
細長軸
三、反方向走刀法車削細長軸
1、加工幾何精度及表面質量要求高。採用常規加工方法都是主軸和尾座間裝夾工件，兩端無伸縮性，工件在切削力和熱膨脹的影響下，產生內應力和彎曲變形，不易保證直線度及尺寸精度。而反方向走刀法是克服上述現象的一種方法，適於中速粗車和大走刀低速精車，並具有適應性強，對機床精度要求不高，加工效率較高等特點。
2、加工原理：反方向車削，就是從車床主軸朝尾座方向進給，車削中將工件夾緊在三爪自定心卡盤上，使被夾緊一端成為不可縱向竄動的固定點。這時，切削中產生的縱向切削沿工件軸線趨向尾座方向，由於軸向力的作用拉緊了工件，增加了工件的實際剛度，不致於出現彎曲（弓形）變形。同時，反方向車削走刀時，採用較大的進給量，這樣就增大了縱向切削力，減輕徑向圓跳動及減少和消除大幅度振動，保證了被加工表面質量。
3、工藝特點：
（1）改變常規加工方法裝夾工件的方式，將面接觸改為線接觸，減少了應力變形。
（2）尾頂尖改用有伸縮性的彈簧頂尖，消除了工件由於熱伸長所造成的強迫彎曲。
（3）使用三爪跟刀架，能更好地保證向心平行運動，防止細長軸車削中發顫。（注意：加工前先將跟刀架鬆開，然後開車吃刀。迅速將跟刀架跟上，接觸跟刀架時不退刀不停車，並且跟刀架支柱爪與軸表面的調整力度要適當，以不將軸件頂變形為適合，防止過鬆或過緊，跟刀架支柱爪與軸表面的接觸要嚴密，軸、爪時潤滑配合，這樣切削下去，可避免細長軸形成竹節形。）
（4）由車頭向尾座方向走刀切削，軸向切削力拉直工件已切削部分並推進工件待加工部分向尾座方向移動。
（5）粗車後在半精車和精車前，應對軸件再進行一次校正，將粗車中產生的頂尖孔誤差和位移誤差校正過來，消除內應力。
細長軸
四、刀具的選擇和使用
由於細長軸剛性不足，要求徑向切削力越小越好。因此，對刀具要求刀刃鋒利，切削輕快，排屑順利，耐用度高。原則是在不影響刀具強度的前題下，儘量加大前角和主偏角。常用主偏角φ=75°～90°，前角γ=28°～30°。硬質合金刀片為yT15，刀杆為45優質碳素剛。主偏角φ=75°。其主切削刃前角γ=25°，稜前角也是25°，倒稜0.4～0.8mm，由於有倒稜和R4mm斷屑槽的作用，所以有很好的斷屑性能。同時，由於刀尖角度的增大，增加了刀尖強度和散熱條件。車刀主后角α=8°，倒稜0.1～0.3mm，稜后角為-12°，這樣，就增加了車刀後隙面支持在工件上的接觸面積，防止了由於工件材料內部組織不均勻而產生的啃刀現象，並可消除低頻率振動。
1、精車刀。刀具結構採用彈性刀杆，起到消振作用，改善切削條件，硬質合金刀片採用YT15，裝刀時要使刀尖低於軸件中心0.1mm。刀刃較寬，修光刀刃8～10mm。
可保持車刀與軸件有一定的接觸面積，刀刃頂著軸件進行車削，可防止車削力變化時引起啃刀的疵病。主偏角很小，以形成薄的變形小的切削，有利於提高被加工表面光潔度，前角γ=30°，使切削輕快。
細長軸
五、選擇合理的切削用量
反向車削細長軸中，對切削用量有特殊要求。要求取最大的進給量f，以增加工件軸向拉應力，防止工件大幅度振動。但切削用量的選擇受到加工表面幾何形狀誤差的限制，通常選擇的次序為：先取最大的進給量，其次取最大被吃刀量ap，最後取最大的切削速度v。實踐證明，當工件長度與直徑之比為40～120時，若v=40m/min，f最好取0.35～0.5mm/r；若v=45～100m/min，f取0.6～1.2mm/r為宜。在實際操作中切削用量選擇：粗車時，切削速度為50～60m/min，進給量為0.3～0.4mm/r，切削深度為1.5～2mm；精車時，切削速度為60～100m/min，進給量為0.08～0.12mm/r，切削深度為0.5～1mm。
細長軸
六、車細長軸的裝夾方法
（一）由於細長軸本身剛性差（L/d值愈大，剛性愈差），在車削過程中會出現以下問題：
1、工件受切削力，自重和旋轉時離心力的作用，會產生彎曲，振動，嚴重影響其圓柱和表面粗糙度。
2、在切削過程中，工件受熱伸長產生彎曲變形 ；車削就很難進行，嚴重時會使工件在頂尖間卡珠。因此，在車削細長軸是一種難度較大的加工工藝。雖然在車削細長軸的難度較大，但它也有一定的規律性，主要抓住中心架、跟刀架的使用，解決工件熱變形伸長以及合理選擇車刀幾何形狀等三個關鍵技術，問題就迎刃而解了。
（二）使用中心架支承車細長軸。
在車削細長軸時，可使用中心架來增加工件剛性。一般在車削細長軸使用的方法有：
1、中心架直接來支承工件中間 當工件可以分段車削時，中心架支承在工件中間，這樣支承，L/d減少了一半，細長軸車削時的剛性可增加好幾倍。在工件裝上中心架之前，必須在毛坯中部車出一段支承爪的溝槽，表面粗糙度及圓柱度誤差要小，否則會影響工件的精度。選擇加工各種高品質軸類零件認準鈦浩，專業品質保障！車削時，中心架支承在工件中間與工件接觸處應經常加潤滑油。為了使支承爪與工件保持良好的接觸，也可以在中心架支承爪與工件之間加一層砂布或研磨劑，進行研磨抱合。
2、用過渡套筒支承車細長軸 用上述方法車削支承中心架的溝槽是比較困難的。為了解決這個問題，可加用過渡套筒的表面接觸。過渡套筒的兩端各裝有四個螺釘，用這些螺釘套筒外圓的軸線與主軸旋轉線重合，即可車削。
3、使用跟刀架支承車削細長軸跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個支承爪，跟刀架可以跟隨車刀移動，抵消徑向切削時可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細長的形狀精度和減小表面粗糙度。從跟刀架的設計原理來看，只需兩隻支承爪就可以了，因車刀給工件的切削抗力Fr，使工件貼住在跟刀架的兩個支承爪上。但實際使用時，工件本身有一個向下重力，以及工件不可避免的彎曲，因此，當車削時，工件往往因離心力瞬時離開支承爪，接觸支承爪而產生振動。如果採用三隻支承爪的跟刀架支承工件一面由車刀抵住，使工件上下，左右都不能移動，車削時穩定，不易產生振動。因此車削細長軸時一個非常關鍵的問題是要應用三爪跟刀架。
4、車削時，由於切削熱的影響，使工件隨溫度而逐漸伸長變形，這就叫“熱變，在車削一般軸類可不考慮熱變形伸長的問題，但是車削細長軸時，因為工件伸長量長，所以一定要考慮熱變形的影響。工件熱變形伸長量可按下式計算。
ΔL=aLΔt
式種a-材料線膨脹係數。1/℃
L-工件的總長，mm;
Δt-工件升高的溫度，℃
常用材料的線膨脹係數，可查閱有關附錄表。
例：車削直徑為25mm，長度為1200mm的細長軸，材料為45鋼，車削時因受切削熱的影響，使工件由原來的21℃上升到61℃，求這根細長軸的熱變形伸長量。
解：以知L=1200mm;Δt=61℃-21℃=40℃;查表知，45鋼的線膨脹係數a=11.95×10-6 1/℃
根據公式（9.5）的：
ΔL=aLΔt=11.59×10-6×1200×40=0.556㎜
從上式公式計算可知，細長軸熱變形伸長量式是很大的。由於工件一端夾住，一端頂住，工件無法伸長，因此只能本身產生彎曲。細長軸一旦產生彎曲後，車削就很難進行。減少工件的熱變形主要可採取以下措施：
1）使用彈性迴轉頂尖，用彈性迴轉頂尖加工細長軸，可由較地補償工件的熱變形伸長，工件不易彎曲，車削可順利進行。
2）加註充分的切削液。車削細長軸時，不論是低速切削還是高速切削，為了減少工件的溫度升高而引起的熱形變，必須加註切削液充分冷卻。使用切削液還可以防止跟刀架支承爪拉毛工件，提高刀具的使用壽命和工件的加工質量。
3）刀具保持銳利。以減少車刀與工件的摩擦發熱。
細長軸
七、切削液的選用：
1、粗車時，為了減少跟刀架與工件外圓的摩擦，減少溫度升高，在車削過程中應採用柴油加入10%機油的混合液進行潤滑和冷卻。
2、精車時，為了提高表面粗糙度Ra，使切削輕快，使用豆油40%，機油30%，柴油30%混合液或植物油進行充分的潤滑冷卻。從而保證尺寸精度的控制，車削出合格的工件。
細長軸
八、結束語
綜上所述，加工細長軸是一種難度較大的加工工藝，但通過採用上述一系列方法，從工件裝夾支撐，到採用合理選擇車刀幾何形狀等關鍵技術，解決了工件的表面質量和熱變形伸長，保證了機床——刀具——夾具——工件的工藝系統剛性。選擇加工各種高品質軸類零件認準鈦浩機械，我們在細長軸的加工過程中，有針對性的採用了在本文中論述的一些措施，對保證加工質量，進行高速車削，提高生產效率，取得了比較滿意的效果。在工作中我們還會遇到問題和困難，不過只要我們應用自己的知識、技術經驗和科學發展觀的思想指導工作思路，不斷創新，就可以克服一切困難。
