小提琴定型到現(xiàn)今的模樣大約經(jīng)過五百多年了。其中四根弦的弦軸，是小提琴上非常重要的零件。所有習(xí)琴者和演奏者都要經(jīng)常與它們打交道。我們知道弦的振動(dòng)頻率是與弦的長度、密度和張力有關(guān)，對于小提琴上的空弦來說，弦的密度和長度是已經(jīng)確定了的，所以唯一可以調(diào)節(jié)弦的振動(dòng)頻率的辦法就是變化弦的張力。而弦軸的作用就是來調(diào)節(jié)弦的張力的。

弦軸怎樣變化弦的張力呢？弦的一端固定在系弦板上，另一端由弦軸上的一個(gè)孔開始纏繞在弦軸上，旋轉(zhuǎn)弦軸就會(huì)使弦伸長或縮短，從而改變弦的張力。為了使弦上的張力不至松弛，在調(diào)整好弦的張力后就需要將弦軸固定不使它再旋轉(zhuǎn)，為此，將弦軸制作得有一個(gè)小的錐度，這個(gè)錐度與弦槽上的孔洞是配合的，把弦軸向孔洞推進(jìn)，弦軸就會(huì)緊固在孔洞中，這時(shí)弦軸就依靠緊固在孔洞中的摩擦力得到固定。說到這里，可以體味到，弦軸的設(shè)計(jì)是既簡單又巧妙的。事實(shí)上也是，這種設(shè)計(jì)使用了幾百年，人們并沒有發(fā)現(xiàn)有什么不方便的地方。
早期的琴弦是用羊腸制作的，到19世紀(jì)末金屬拉絲的技術(shù)進(jìn)步，于是人們開始用金屬絲的琴弦。這種金屬絲的琴弦有耐用、音色好、便宜、不受濕度和溫度的影響等的優(yōu)點(diǎn)。不過新的琴弦，卻給玩小提琴的人帶來新的煩惱。這就是，調(diào)音增加了困難。
原來，金屬絲弦比起羊腸弦，在相同的張力下更不容易伸長，就是說在大致達(dá)到弦所擔(dān)負(fù)的張力的條件下，羊腸弦再拉長一個(gè)毫米，會(huì)聽到弦的頻率變化，而現(xiàn)在金屬絲弦只拉長十分之一毫米人們就能夠感覺到弦的頻率變化。用力學(xué)的術(shù)語來說，就是金屬絲弦的拉伸剛度要比羊腸弦的拉升剛度大許多倍。弦軸的直徑一般是6mm左右，于是在調(diào)音時(shí)，稍微旋動(dòng)一個(gè)角度，弦的伸縮就會(huì)以毫米計(jì)，這對于羊腸弦來說不是問題，而對于金屬弦來說就難了。來回旋轉(zhuǎn)許多次也不容易找到合適頻率的張力，增加了調(diào)音的難度。同一現(xiàn)象，對中國傳統(tǒng)樂器也發(fā)生，早先二胡的弦是用生絲做成，后來換成金屬絲弦，調(diào)音就不方便了。因?yàn)榻饘俳z的拉伸剛度比生絲的拉伸剛度也要大許多倍，于是在二胡的弦軸上就增加了蝸輪，方便多了。
要解決這個(gè)困難，有兩個(gè)辦法，一個(gè)是就像二胡那樣把弦軸換掉，換為如后來吉他上也普遍用的蝸輪系統(tǒng)，使系弦的軸的旋轉(zhuǎn)變慢。不過人們并不接受這種方案，因?yàn)樗鼤?huì)打破傳統(tǒng)形成的小提琴外形的美感。于是就發(fā)明了微調(diào)機(jī)構(gòu)加在弦上。使用時(shí)把它們加在系弦板與琴馬之間，調(diào)音時(shí)擰動(dòng)頂端的螺絲，就會(huì)使弦的張力產(chǎn)生微小的變化，從而達(dá)到調(diào)音的目的。

增加了微調(diào)機(jī)構(gòu)后，調(diào)音是方便了，但卻帶來一個(gè)新的問題。這就是，由于微調(diào)機(jī)構(gòu)都是金屬制作的，金屬的比重又比較大，增加的微調(diào)機(jī)構(gòu)就在很大程度上增加了琴馬附近的質(zhì)量，這無異于在琴馬上直接增加一個(gè)重塊，這就是提琴上弱音器的效果，結(jié)果琴的音量減小了音質(zhì)也大不如前。何況小提琴上憑空添加許多微調(diào)機(jī)構(gòu)也并不美觀。
德國人發(fā)明了一種既能保持小提琴弦軸外觀，又能夠使調(diào)音十分方便的弦軸。它是以一套比較復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的，在弦軸柄內(nèi)安置一套差動(dòng)齒輪使減慢后的旋轉(zhuǎn)傳到弦軸中部的系弦段。依靠這種差動(dòng)齒輪，可以使傳速比達(dá)到1:8，即弦軸柄旋轉(zhuǎn)8圈，系弦段才旋轉(zhuǎn)一圈，這足夠達(dá)到微調(diào)的目的。調(diào)音時(shí)，只有弦軸柄和中間系弦的部分轉(zhuǎn)動(dòng)，插在弦槽孔洞中的兩段都無需轉(zhuǎn)動(dòng)，所以不會(huì)有調(diào)音時(shí)擰不動(dòng)或跑弦的煩惱，不過由于這套設(shè)備加工復(fù)雜，價(jià)格昂貴，業(yè)余的愛好者用起來有點(diǎn)奢侈。
下面介紹一種比較方便的弦軸改進(jìn)。基本思想是，想辦法把弦軸上系弦段變細(xì)。細(xì)了，弦軸旋轉(zhuǎn)同一角度，弦被卷起或放開的長度就會(huì)減小。原來系弦段的直徑是6mm，如果把它變?yōu)?mm，則原來旋轉(zhuǎn)同一角度，弦被卷起或放開的長度會(huì)縮短為原來的三分之一。這對于實(shí)際應(yīng)用是一個(gè)很明顯的改進(jìn)。不過，由于原來弦軸是木質(zhì)的，木質(zhì)弦軸直接把直徑減小，木質(zhì)的強(qiáng)度不夠，所以需要用別的材質(zhì)來更換弦軸的系弦段。
具體的做法如圖9，將弦軸的處于弦槽內(nèi)的那一段鋸掉，找一段長度約為100px的金屬桿，可以是銅的，也可以是鋁或不銹鋼的，粗細(xì)約為2-3mm。然后在弦軸所剩的兩端都沿軸線打同一粗細(xì)的孔。為了系弦在金屬桿的適當(dāng)部位打一個(gè)約o.6-1mm的孔。粘接處可以用哥倆好膠或502膠（如金屬桿為銅質(zhì)則一定要用502，因?yàn)楦鐐z好不適宜粘銅）。好了，把做好的弦軸裝在弦槽相應(yīng)的孔洞中，就可以像平常一樣裝弦。這時(shí)你會(huì)感覺到調(diào)音比原來容易多了。
以上方案是比較簡單，便于自己動(dòng)手制作。小編是在這樣做了并且覺得有實(shí)效之后才寫這篇小文的。在制作中比較困難的一個(gè)環(huán)節(jié)是在金屬桿上打孔，這需要有耐心，過急會(huì)把細(xì)鉆頭弄斷。小編就斷過一次鉆頭才打通四個(gè)金屬桿上的孔。
最后按照這個(gè)方案還有一個(gè)額外的好處，這就是由于系弦處細(xì)了，弦的張力對弦軸產(chǎn)生的作用力矩也隨半徑減小相應(yīng)地減小了。于是為了固定弦軸的摩擦力也可以減小了。弦軸就不需要插入孔洞插得過緊，調(diào)音就不會(huì)有擰不動(dòng)的困惑，弦軸也不會(huì)有容易松動(dòng)跑弦的問題了。
小小的弦軸，可以與精密機(jī)械相關(guān)聯(lián)，也可以自己動(dòng)手改進(jìn)。不管怎樣，都要對它在力學(xué)上的作用吃透，即使早先人們?yōu)榱讼逸S旋轉(zhuǎn)和固定自如，一直為演奏者使用的弦軸蠟，也是利用這種蠟?zāi)軌蛘{(diào)整弦軸的摩擦力性能，用它涂抹后，使弦軸不至于過緊擰不動(dòng)，又不至于松動(dòng)跑弦。