在細長(cháng)軸加工過(guò)程中,為提高加工精度,應根據不同的生產(chǎn)條件,采取不同的措施,才能保證細長(cháng)軸的加工精度。
1、選擇合適的裝夾方法
在普通車(chē)床上車(chē)削細長(cháng)軸的兩種傳統裝夾方式中,采用雙頂尖裝夾,工件定位準確,容易保證同軸度。但用這種方法裝夾細長(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).因此只適宜于安裝長(cháng)徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高的工件。但是在我們單位加工細長(cháng)軸通常采用一夾一頂的裝夾方式,如果頂尖頂得太緊,可能將細長(cháng)軸頂彎外,或者阻礙車(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.所以采用一夾一頂裝夾方式時(shí),頂尖必須采用彈性活頂尖,使細長(cháng)軸受熱后可以自由伸長(cháng),減少其受熱彎曲變形;還可以在卡爪與細長(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,以保證細長(cháng)軸的加工精度。
2、直接減少細長(cháng)軸受力變形
(1)采用傳統的跟刀架和中心架,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。
(2)采用軸向夾拉法車(chē)削細長(cháng)軸,軸向夾拉車(chē)削是指在車(chē)削細長(cháng)軸過(guò)程中,細長(cháng)軸的一端由卡盤(pán)夾緊,另一端由專(zhuān)門(mén)設計的夾拉頭夾緊,夾拉頭給細長(cháng)軸施加軸向拉力。
在車(chē)削過(guò)程中,細長(cháng)軸始終受到軸向拉力,解決了軸向切削力把細長(cháng)軸壓彎的問(wèn)題。同時(shí)在軸向拉力的作用下,會(huì )使細長(cháng)軸由于徑向切削力引起的彎曲變形程度減??;補償了因切削熱而產(chǎn)生的軸向伸長(cháng)量,提高了細長(cháng)軸的剛性和加工精度。
(3)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)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。
(4)采用雙刀車(chē)削細長(cháng)軸改裝車(chē)床中滑板,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)。
(5)采用磁力切削法車(chē)削細長(cháng)軸:我們采用的磁力切削法的原理與反向切削法原理基本相同。在車(chē)削過(guò)程中,細長(cháng)軸由于受到磁力拉伸的作用,可以減少細長(cháng)軸加工時(shí)的彎曲變形,提高細長(cháng)軸加工精度。
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)引起的變形也不同。
(1)切削深度(t):切削深度是指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),應盡量減少切削深度。
(2)進(jìn)給量(f):車(chē)床車(chē)削時(shí)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,所以切削速度應嚴格控制。對長(cháng)徑比較大的工件,切削速度要適當降低。
4、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。
(1)前角(γ): 車(chē)刀的前角大小直接著(zhù)影響著(zhù)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γ=13°~17°。
(2)主偏角(kr):車(chē)刀主偏角的大小影響著(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,切向切削力在60°~90°時(shí)卻有所增大。在60°~75°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),一般采用大于60°的主偏角。
(3)刃傾角(λs);車(chē)刀的傾角影響著(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0°~+10°,以使切屑流向待加工表面。
以上是我在加工細長(cháng)軸的過(guò)程中,針對所出現的問(wèn)題采取的一些措施,以及分析了這些措施的可行性。在日常的加工過(guò)程中通過(guò)采用合適的裝夾方式和先進(jìn)的加工方法,選擇合理的刀具角度和切削用量等措施,保證細長(cháng)軸剛性,盡可能減少車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的受力、受熱變形較大的問(wèn)題,是解決細長(cháng)軸變形問(wèn)題的關(guān)鍵。