超細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削加工工藝

發(fā)布日期：2011-11-25 蘭生客服中心瀏覽：1885

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引言

通常軸的長(zhǎng)度與之直徑比大于20～25(即L/d≥20～25)的軸稱(chēng)之為細(xì)長(zhǎng)軸。而加工Ø35×4095、Ø10×1300長(zhǎng)軸時(shí)，因徑長(zhǎng)比達(dá)1:100至1:150左右，屬超細(xì)長(zhǎng)軸加工。

超細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削的工藝特點(diǎn)：①超細(xì)長(zhǎng)軸剛性很差，車(chē)削時(shí)裝夾不當(dāng)，很容易因切削力及重力的作用而發(fā)生彎曲變形，產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響加工精度和表面粗糙度。②超細(xì)長(zhǎng)軸的熱擴(kuò)散性能差，在切削熱作用下，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹。如果軸的兩端為固定支承，則工件會(huì)因伸長(zhǎng)而頂彎。③由于軸較長(zhǎng)，一次走刀時(shí)間長(zhǎng)，刀具磨損大，從而影響零件的幾何形狀精度。④車(chē)超細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)由于使用跟刀架，若支承工件的兩個(gè)支承塊對(duì)零件壓力不適當(dāng)，會(huì)影響加工精度。若壓力過(guò)小或不接觸，就不起作用，不能提高零件的剛度：若壓力過(guò)大，零件被壓向車(chē)刀，切削深度增加，車(chē)出的直徑就小，當(dāng)跟刀架繼續(xù)移動(dòng)后，支承塊支承在小直徑外圓處，支承塊與工件脫離，切削力使工件向外讓開(kāi)，切削深度減小，車(chē)出的直徑變大，以后跟刀架又跟到大直徑圓上，又把工件壓向車(chē)刀，使車(chē)出的直徑變小，這樣連續(xù)有規(guī)律的變化，就會(huì)把細(xì)長(zhǎng)的工件車(chē)成“竹節(jié)”形。造成機(jī)床、工件、刀具工藝系統(tǒng)的剛性不良給切削加工帶來(lái)困難，不易獲得良好的表面粗糙度和幾何精度。

我們?cè)趯?shí)踐中，經(jīng)過(guò)不斷摸索，采用各種車(chē)削裝置：如三支承塊跟刀架、彈性活絡(luò)頂針、墊塊、托架支承：車(chē)削中采用反向進(jìn)給車(chē)削，配合以最佳的刀具幾何參數(shù)、切削用量、等一系列有效措施。提高了超細(xì)長(zhǎng)軸的剛性，滿足了加工要求。使的加工的超細(xì)長(zhǎng)軸效果良好，表面粗糙度達(dá)到Ra3.2以上，錐度誤差在工件全長(zhǎng)4m 中僅0.04mm，橢圓度為0.01mm，彎曲度僅為0.15mm。且工效大大提高。

圖1 工件裝夾

圖2 跟刀架

1 超細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削裝置

工件裝夾
1. 在卡盤(pán)夾緊工件的卡爪面墊入Ø4×20mm鋼絲，夾入長(zhǎng)度為15～20mm，如圖1所示，使工件與卡爪之間為線接觸。
2. 在尾座裝置彈性活絡(luò)頂針，當(dāng)工件發(fā)生彎曲變形或受熱膨脹時(shí)，頂針能作一定的軸向位移。

跟刀架結(jié)構(gòu)
跟刀架固定在床鞍上，一般有兩個(gè)支承爪，跟刀架可以跟隨車(chē)刀移動(dòng)，抵消徑向切削時(shí)可以增加工件的剛度，減少變形。從而提高細(xì)長(zhǎng)軸的形狀精度和減小表面粗糙度。從跟刀架的設(shè)計(jì)原理來(lái)看，只需兩只支承爪就可以了，因車(chē)刀給工件的切削抗力F'r，使工件貼住在跟刀架的兩個(gè)支承爪上。但是實(shí)際使用時(shí)，工件本身有一個(gè)向下重力，以及工件不可避免的彎曲，因此，當(dāng)車(chē)削時(shí)，工件往往因離心力瞬時(shí)離開(kāi)支承爪、接觸支承爪而產(chǎn)生振動(dòng)。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由車(chē)刀抵住，使工件上下、左右都不能移動(dòng)，車(chē)削時(shí)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生振動(dòng)。因此車(chē)超細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題是要應(yīng)用三個(gè)爪跟刀架，結(jié)構(gòu)如圖2所示。
1. 為使跟刀架保持良好的剛性，配備有三只支承塊(材料為QT60-2)，使其與工件研磨后緊密貼合。跟刀架支承塊與工件表面接觸不良，留有間隙，易造成工件中心偏離旋轉(zhuǎn)中心，從而產(chǎn)生多邊形。應(yīng)合理選用跟刀架結(jié)構(gòu)，正確修磨支承塊弧面，使其與工件良好接觸。切削運(yùn)行時(shí)呈滑動(dòng)配合，使工件保持在切削旋轉(zhuǎn)軸線上。
2. 在調(diào)整和修磨跟刀架支承塊后，如接刀不良，使第二次和第一次進(jìn)給的徑向尺寸不一致，引起工件全長(zhǎng)上出現(xiàn)與支承塊寬度一致的周期性直徑變化，在切削中出現(xiàn)輕度竹節(jié)形。可通過(guò)調(diào)節(jié)上側(cè)支承塊的壓緊力，使支承塊與工件保持良好接觸：通過(guò)調(diào)節(jié)中拖板手柄，改變切削濃度或減少車(chē)床大拖板和中拖板間的間隙：從而加以消除。

墊塊
除跟刀架裝置外，還可根據(jù)工件長(zhǎng)度，在工件下面墊放不等距的木塊(在切削中隨放隨取，保證拖板正常進(jìn)給)，木塊直接墊放在床身上其厚度以能輕微托牢工件為宜，木塊制成半圓弧凹坑，運(yùn)行時(shí)加機(jī)油潤(rùn)滑。這種墊塊還具有消振作用，如圖3所示。

托架支承對(duì)直徑較小的超細(xì)長(zhǎng)軸，因裝夾、發(fā)熱等各種因素造成的工件偏擺，導(dǎo)致切削深度變化�？衫猛屑芡屑苤С�，如圖4所示，并改善托架與工件的接觸狀態(tài)。

圖3 墊木

圖4 托架

圖5 反向走刀車(chē)削

圖6 粗車(chē)車(chē)刀

圖7 精車(chē)車(chē)刀

2 刀具設(shè)計(jì)

刀具幾何參數(shù)和切削用量選擇不當(dāng)，造成切削力過(guò)大，發(fā)生彎曲變形和表面粗糙，工件裝夾不良，尾座頂尖與工件中心孔頂?shù)眠^(guò)緊，在上述夾緊方式下，采用反向走刀車(chē)削，使工件受力后能向彈性頂針處伸縮，如圖5所示。

粗車(chē)刀
粗車(chē)用刀幾何形狀見(jiàn)圖6所示。
刀具特點(diǎn)：①主偏角較大，使徑向力P_y減小，軸向力P_x增大，能減少切削振動(dòng)和彎曲變形：②前角g=15°～20°切削輕快：③斷屑槽磨成R 2.5～4mm，有良好的卷屑作用，并增大實(shí)際切削前角。
刀具材料：刀片牌號(hào)YT15，型號(hào)A117：刀桿45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)HB220～250。

精車(chē)刀
精車(chē)車(chē)刀幾何形狀見(jiàn)圖7所示。
刀具特點(diǎn)：①具有較大前角，刀尖無(wú)倒棱，切削輕快，切屑呈鋁箔紙狀：②刀刃寬度大于走刀量1.3倍以上，可以修光工作表面：③有1.5°～2°刃傾角，切屑沿待加工表面排出：④刀刃必須研磨平直，表面粗糙度達(dá)Ra0.8以上。
刀具材料：刀片牌號(hào)W18Cr4V，熱處理HRC63～66；刀桿彈性刀排。
可磨出刀尖圓弧半徑，當(dāng)工件長(zhǎng)度與直徑比較大時(shí)亦可采用寬刃低速光車(chē)。