在机械加工行业内，有句行话“车床怕杆，铣床怕板”，这里的“杆”指的就是细长轴零件。所谓细长轴就是零件的长度和直径之比大于20（即L/D＞20）的零件，细长轴零件由于自身钢性差导致加工难度高，但在产品中却广为使用，特别是在军工行业更是发挥着至关重要的作用。如图1所示，细长轴是我单位新型研制的某重要产品中的关键零件，该零件加工质量的好坏将直接影响产品的技术指标，为更好地完成加工任务，对该细长轴零件进行了加工难点的研究与分析。
1.零件在实际加工中的问题
因该零件为有色金属H62R铜合金材料，与黑色金属相比较，该细长轴零件的刚性更差，因此实际加工过程中产生“振刀”和“让刀”现象更为严重，使零件形状、位置和尺寸精度超差，表面粗糙度也难以达到图样设计要求。另外，加工过程中零件在切削力、切削热及应力释放的同时作用下，零件也更易产生弯曲变形。
2.零件的难点分析
针对该细长轴加工中遇到的难题，进行了深入研究，并逐一进行分析。
（1）切削时在切削力的作用下，零件易产生持续振动，切削过程不稳定，造成已加工表面不是圆柱面而是多棱柱面，严重影响零件的尺寸精度和表面粗糙度。
（2）由于切削时间长，持续产生的切削热使零件温度不断升高，会产生热膨胀，导致零件延伸变长，特别是有色金属H62R铜合金的热膨胀系数为17.7×10-6/℃约是45钢的1.5倍，因此，其受热更易延长。针对该零件，温度每升高1℃，总长延伸0.015mm。如果加工过程中零件的热膨胀无法得到释放，将加剧零件的弯曲变形。
（3）轴类零件的长度与直径比大于或等于20，即属于细长轴，该零件长径比达到29.5，因此，属于细长轴类零件，加之其材料是H62R铜合金，造成零件自身刚性极差，在加工过程中更易产生“让刀”，出现“鼓肚”、“竹竿节”等不良表现，致使零件外径尺寸发生不规则变化，同时严重影响表面粗糙度。
（4）精车过程中，零件在中速、小进给量切削时，刀具容易快速磨损使之变钝，切削力随之增大，引起加工振动，严重时甚至造成零件报废。
3.解决方案
（1）改进加工零件的工艺方法。通过上述问题的描述及原因分析，为保证各几何公差和表面粗糙度达到图样的设计要求。我们不断地改进该细长轴的车削加工方法，并结合我单位的J1MK460车床的特点，总结出一种无跟刀架“双顶”式装夹，精加工过程一次成形的工艺方法，如图2所示，具体工艺为：①零件在粗车之前需进行预备热处理（高温退火），以改善零件的加工性能，消除原材料
自身的内应力，然后按照零件的加工草图进行粗加工，外径尺寸单边留2mm余量，并钻中间18mm的通孔，粗加工完成后，再进行一次热处理（低温去应力退火）。②因零件热处理后有弯曲变形现象，在半精加工之前需要对零件进行冷校直，以防止18mm内孔和各外径的同轴度误差过大，管壁厚薄不均引起的应力变形，校直后对零件进行半精加工外径，尺寸单边留0.75mm，在半精加工后再增加一次热处理（低温去应力退火并时效处理）。③细长轴零件传统的装夹方法多采用“一夹一顶”的方式，此装夹方法简单快捷，但零件需要反复多次装夹时，会产生零件定位精度难保证等问题，造成零件的同轴度和垂直度产生误差，难以达到图样设计要求。④零件进行精加工时，零件虽经过多次热处理，但零件在加工过程中受切削力的影响还是会产生弯曲变形，受切削热的影响也会产生轴向伸长而发生弯曲变形。为解决此问题，零件的加工轨迹应采用反向进给，即由机床的主轴方向向尾座方向进给加工，顶尖应采用弹性顶尖以消除加工中产生的热膨胀，因本单位没有弹性顶尖遂使用的是固定顶尖，就须在加工中及时调节顶尖的松紧程度，以消除热膨胀产生的轴向伸长。⑤精加工时，切削参数选择的好坏将直接影响零件质量的好坏，因零件的刚性差，合理选择切削参数尤为重要。切削速度过低会影响加工效率，切削速度过高会产生加工振动和降低表面质量，因此零件转速应控制在200r/min左右,背吃刀量应控制在0.1mm左右，进给量应控制在0.08mm左右。
⑥由于跟刀架易磨损已加工表面，因此，该零件采用无跟刀架“双顶”的装夹方式，首先，在零件两端孔口各加工出30º斜面，再在机床上加工出与之配合的斜面，然后，在零件外径的大端方向装上“鸡心夹头”，以防止零件在加工时受切削力的作用而打转，最后在零件的另一端用活动顶尖顶上，进给方向选用从主轴向尾座方向。
（2）刀具参数的选择“车工一把刀”，刀具韧磨得好坏将直接影响零件的加工质量，通过数次实际加工的摸索总结，针对该零件刀具角度参数确定为，即主偏角Ｋr选取为91º～94º，副偏角Ｋr’选取为1.5º～2.5º，以使径向力减小轴向力增大，从而减小切削振动。为有效地减小切削力、切削热及径向力，前角则选用大前角γ0=30º～35º,以使刀具锋利、切削轻快，后角应选用小后角α0=2º～3º，以减小加工中的振动。因精车余量较少则排屑槽应为R0.8～R1.2mm,刃倾角取正值λs=2º以使排屑流向待加工表面，刀具表面粗造度值为Ra=0.8μm，并保持切削刃锋利。
4.结语
有色金属细长轴零件的刚性和加工时产生的内应力，都比黑色金属细长轴零件的要高，在加工过程中更易发生振动和变形弯曲，但通过上述对零件的研究和分析和我们在这方面积累的丰富经验，以及对工艺路线、装夹方式及刀具参数的改进，能够很好地完成零件的加工任务，有效地保证产品的尺寸精度和表面粗糙度，达到了图样的设计要求。