关于细长工件加工工艺的探讨

来源:网络(转载) 作者:顾以徐 发表于:2011-12-06 17:48  点击:
【关健词】细长杆件;车削;反向走刀法
本文内容包括细长杆件的装夹和加工方法及切削用量的选择,系统地介绍了细长杆件的装夹方法,加工方法和切削用量的选择;本文共分3部分:1)工件的装夹和刀具的选择;2)切削用量的选择;3)使用效果。

去年,沭阳县环保设备厂为沭阳县棉纺织厂加工一批棉卷芯业务,如图1所示。
  
  该工件从表面看起来比较简单,但仔细分析,使用传统加工工艺要想达到图纸要求,确实难度非常的大,其主要难度是:
  1)工件直径小(¢12 -0.3-0.2);
  2)工件过长:1000;加工很成问题,对于这类工件的加工,其主要是工件的刚性差,容易出现弯曲、振动、竹节、菱形、锥度等不正常现象,针对这些特点和难度,我们做了大量反复思考和实验总结,终于取得了圆满的成功;采用我们的加工方法,可以成功的完成细长工件加工难的问题。
  1 装夹方法的选择
  1)(车头夹、车尾托、中间跟)车削时采用三爪卡盘来夹持细长工件,在尾座上装上弹簧托套,将工件的一端插入套中托住运转;当工件在切削力和切削热的影响下总长伸张时,工件可以通过托套弹簧向后退让,在切削过程中要使用跟刀架,跟刀架的支撑弧长应根据工件直径大小用铣刀修圆,使之与工件直径相符;修圆后的跟刀架直径必须等于或略大于工件直径,不可小于工件直径;当工件直径在4mm~35mm时,跟爪宽度取15mm~30mm,跟爪略宽于一些,可以改变工件的被支撑状态,并有效的防防止工件在加工过程中引起的震动、竹节现象;每个爪与工件的接触弧长应大于圆周的1/4弧度,这样做的目的是防止工件加工过程中出现的菱形和椭圆现象。而细长工件的加工一般都是定制产品。其尺寸规格不统一,所以当工件直径很小的时候,上端的跟爪将会影响铁削的排出,这时可以将上端的跟爪用砂轮机小心的磨掉一点,磨制跟爪要细心,不要去掉太多,以免工件因失去控制而出现新的竹节和菱形等;
  2)反向走刀法:这里说的反向走刀不是反转,而是将将工件夹好后,从三爪卡盘的这一段进刀,向尾架方向加工,这样操作的目的是:工件在加工过程中只受到来自刀架的轴向拉力,从而是工件易于保持原态不产生弯曲;
  3)辅助支撑:由于工件细长,从卡盘到尾架的跨度太大,为了减少工件变形、弯曲、跳动,在某些时候可以考虑采用辅助支撑的活动支架,来减少工件的相对长度,这样更易于加工和保证正品率。
  2 刀具及切削量的选择
  1)粗车反偏刀:细长的工件在加工时要尽量减少其工件的旋转径向力,但还要保留一定量的径向力,使工件压紧在跟爪上,所以,刀具的主偏角可在75°~80°之间灵活选择,而不要采用90°进刀的方法。因为90°的进刀更容易使工件偏心位移,从而产生跳动和菱形、椭圆等现象。在考虑好进刀角度后就是刀刃的选择和刀刃的修改了,这道工序非常重要,刀刃的修磨将直接决定加工工件的成品合格率;首先将刀刃磨出0.1~0.2的负倒菱,过度刃的长度的不宜过长,以免径向力过大而引起工件弯曲变形,刀片材料取YT5或YT15,切割速度V一般取50-100m/min;切削深度t=1mm,走刀量S=0.3-0.4mm/n;切削过程中用1/10浓度的乳化冷却液对工件和刀具做充分冷却;
  2)精车采用宽刃精车刀加工,精车的主要目的是对工件的表面做光洁度和几何精度,由于工件的直径小,工件加工的线速度将成为影响积削瘤产生的主要因素,因此在切削速度的选择上尤为重要,通过对比试验,采用相对较低的切削速度将会有效的降低积削瘤的产生,以确保工件的光洁度和几何精度。为了提高生产率,采用宽刃大走刀精车,精车时宜采用弹簧刀杆,这样有利于减小振动并可有效避免扎刀,装刀时刀尖要低于工件中心0.1mm左右,刀片材料选YT15,切削速度取V小于5m/min,切削深度t =0.02~0.08mm,走刀量s =3~5mm/n,使用1/10的乳化冷却液充分冷却;
  3)使用效果:用以上方法不但可以成功加工出直径在25mm~30mm,长度3 000mm~5 000mm完全符合图纸要求的细长工件,而且可以快速的加工直径4mm以下,长度超过2 000mm的超细超长工件。在成品的精度上更是达到了非常理想的高度:表面光洁度达到了7级,全长径向精度在0.01mm~0.03mm;通过实验,车削一根直径12mm,长1 200mm的20#钢工件,全部过程只需15min~20min,其几何尺寸完全符合甚至超过图纸标称要求,彻底解决了细工件加工难的课题。
  为了进一步提高劳动生产率,提高细长工件加工的精度和速度,我们还在进一步研究探讨更加便捷精准的加工工艺。
  
  参考文献
  [1]211教研组.机械制造工艺学.南京工学院,1974.
  [2]211教研组.夹具设计参考资料.南京工学院,1975.
 

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