曹先生/13428671123
?細長(cháng)軸在加工中是最常見(jiàn)的問(wèn)題
1、熱變形大。
細長(cháng)軸車(chē)削時(shí)熱擴散性差、線(xiàn)膨脹大,當工件兩端頂緊時(shí)易產(chǎn)生彎曲。
2、剛性差。
車(chē)削時(shí)工件受到切削力、細長(cháng)的工件由于自重下垂、高速旋轉時(shí)受到離心力等都極易使其產(chǎn)生彎曲變形。
3、表面質(zhì)量難以保證。
由于工件自重、變形、振動(dòng)影響工件圓柱度和表面粗糙度。
如何提高細長(cháng)軸的加工精度
1、選擇合適的裝夾方法
(1)雙頂尖裝夾法。采用雙頂尖裝夾,工件定位準確,容易保證同軸度。但用該方法裝夾細長(cháng)軸,其剛性較差,細長(cháng)軸彎曲變形較大,而且容易產(chǎn)生振動(dòng)。因此只適宜于長(cháng)徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高、多臺階軸類(lèi)零件的加工。
(2)一夾一頂的裝夾法。在該裝夾方式中,如果頂尖頂得太緊,除了可能將細長(cháng)軸頂彎外,還能阻礙車(chē)削時(shí)細長(cháng)軸的受熱伸長(cháng),導致細長(cháng)軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸,裝夾后會(huì )產(chǎn)生過(guò)定位,也能導致細長(cháng)軸產(chǎn)生彎曲變形。因此采用一夾一頂裝夾方式時(shí),頂尖應采用彈性活頂尖,使細長(cháng)軸受熱后可以自由伸長(cháng),減少其受熱彎曲變形;同時(shí)可在卡爪與細長(cháng)軸之間墊入一個(gè)開(kāi)口鋼絲圈,以減少卡爪與細長(cháng)軸的軸向接觸長(cháng)度,消除安裝時(shí)的過(guò)定位,減少彎曲變形。
(3)雙刀切削法。采用雙刀車(chē)削細長(cháng)軸改裝車(chē)床中溜板,增加后刀架,采用前后兩把車(chē)刀同時(shí)進(jìn)行車(chē)削。兩把車(chē)刀,徑向相對,前車(chē)刀正裝,后車(chē)刀反裝。兩把車(chē)刀車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消。工件受力變形和振動(dòng)小,加工精度高,適用于批量生產(chǎn)。
(4)采用跟刀架和中心架。采用一夾一頂的裝夾方式車(chē)削細長(cháng)軸,為了減少徑向切削力對細長(cháng)軸彎曲變形的影響,傳統上采用跟刀架和中心架,相當于在細長(cháng)軸上增加了一個(gè)支撐,增加了細長(cháng)軸的剛度,可有效地減少徑向切削力對細長(cháng)軸的影響。
(5)采用反向切削法車(chē)削細長(cháng)軸。反向切削法是指在細長(cháng)軸的車(chē)削過(guò)程中,車(chē)刀由主軸卡盤(pán)開(kāi)始向尾架方向進(jìn)給。這樣在加工過(guò)程中產(chǎn)生的軸向切削力使細長(cháng)軸受拉,消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時(shí),采用彈性的尾架頂尖,可以有效地補償刀具至尾架一段的工件的受壓變形和熱伸長(cháng)量,避免工件的壓彎變形。
2、選擇合理的刀具角度
為了減小車(chē)削細長(cháng)軸產(chǎn)生的彎曲變形,要求車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的切削力越小越好,而在刀具的幾何角度中,前角、主偏角和刃傾角對切削力的影響最大。細長(cháng)軸車(chē)刀必須保證如下要求:切削力小,減少徑向分力,切削溫度低,刀刃鋒利,排屑流暢,刀具壽命長(cháng)。從車(chē)削鋼料時(shí)得知:當前角γ0增加10°,徑向分力Fr可以減少30%;主偏角Kr增大10°,徑向分力Fr可以減少10%以上;刃傾角λs取負值時(shí),徑向分力Fr也有所減少。
(1)前角(γ0)其大小直接著(zhù)影響切削力、切削溫度和切削功率,增大前角。可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小,切削力明顯減小。增大前角可以降低切削力,所以在細長(cháng)軸車(chē)削中,在保證車(chē)刀有足夠強度前提下,盡量使刀具的前角增大,前角一般取γ0=150° 。車(chē)刀前刀面應磨有斷屑槽,屑槽寬B=3.5~4mm, 配磨 br1=0.1~0.15mm,γ01=-25°的負倒棱,使徑向分力減少,出屑流暢,卷屑性能好,切削溫度低,因此能減輕和防止細長(cháng)軸彎曲變形和振動(dòng)。
(2)主偏角(Kr) 車(chē)刀主偏角Kr是影響徑向力的主要因素,其大小影響著(zhù)3個(gè)切削分力的大小和比例關(guān)系。隨著(zhù)主偏角的增大,徑向切削力明顯減小,在不影響刀具強度的情況下應盡量增大主偏角。主偏角Kr=90°(裝刀時(shí)裝成85°~88°),配磨副偏角Kr'=8°~100°,刀尖圓弧半徑γS=0.15~0.2mm,有利于減少徑向分力。
(3)刃傾角(λs)傾角影響著(zhù)車(chē)削過(guò)程中切屑的流向、刀尖的強度及3個(gè)切削分力的比例關(guān)系。隨著(zhù)刃傾角的增大,徑向切削力明顯減小,但軸向切削力和切向切削力卻有所增大。刃傾角在-10°~+10°范圍內,3個(gè)切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車(chē)削細長(cháng)軸時(shí),常采用正刃傾角+3°~+10°,以使切屑流向待加工表面。
(4)后角較小a0=a01=4°~60°,起防振作用。
3、合理地控制切削用量
切削用量選擇的是否合理,對切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的。因此對車(chē)削細長(cháng)軸時(shí)引起的變形也是不同的。粗車(chē)和半粗車(chē)細長(cháng)軸切削用量的選擇原則是:盡可能減少徑向切削分力,減少切削熱。車(chē)削細長(cháng)軸時(shí),一般在長(cháng)徑比及材料韌性大時(shí),選用較小的切削用量,即多走刀,切深小,以減少振動(dòng),增加剛性。
(1)背吃刀量(ap)。在工藝系統剛度確定的前提下,隨著(zhù)切削深度的增大,車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大,引起細長(cháng)軸的受力、受熱變形也增大。因此在車(chē)削細長(cháng)軸時(shí),應盡量減少背吃刀量。
(2)進(jìn)給量(f)。進(jìn)給量增大會(huì )使切削厚度增加,切削力增大。但切削力不是按正比增大,因此細長(cháng)軸的受力變形系數有所下降。如果從提高切削效率的角度來(lái)看,增大進(jìn)給量比增大切削深度有利。
(3)切削速度(v)。提高切削速度有利于降低切削力。這是因為,隨著(zhù)切削速度的增大,切削溫度提高,刀具與工件之間的摩擦力減小,細長(cháng)軸的受力變形減小。但切削速度過(guò)高容易使細長(cháng)軸在離心力作用下出現彎曲,破壞切削過(guò)程的平穩性,所以切削速度應控制在一定范圍。對長(cháng)徑比較大的工件,切削速度要適當降低。
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