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臥式數(shù)控車床加工細(xì)長(zhǎng)軸零件
臥式數(shù)控車床加工細(xì)長(zhǎng)軸零件
摘? 要 細(xì)長(zhǎng)軸的特點(diǎn)是剛性差，車削過(guò)程中容易產(chǎn)生彎曲和震動(dòng)。普及型數(shù)控車床以其自動(dòng)化程度高，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，使其成為目前廣泛使用加工設(shè)備;但因其采用的尾臺(tái)為液壓控制，在頂緊力方面控制較難，易使工件本身變形彎曲。所以在尾臺(tái)結(jié)構(gòu)工藝性方面相對(duì)普通車床手動(dòng)方式的尾臺(tái)對(duì)工件的影響較大。
本文就我們的數(shù)控車床在用戶實(shí)際使用過(guò)程中細(xì)長(zhǎng)軸加工解決震刀既保證用戶精度要求方面的車削工藝進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞 細(xì)長(zhǎng)軸;工件;數(shù)控車床;刀具選擇
普及型數(shù)控車床作為當(dāng)前較為廣泛使用的加工設(shè)備，其具有加工性能穩(wěn)定、精度高、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，其在加工過(guò)程中完全由數(shù)控系統(tǒng)程序控制，大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度且具有零件加工的一致性好、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。由于具備此特點(diǎn)，所以當(dāng)前倍受廣大的客戶所青睞，其最終也必將取代普通車床和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。
但是細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁套一直是機(jī)械加工中的難題，其加工的工藝性之差多年來(lái)始終困擾著機(jī)加行業(yè)，有些長(zhǎng)徑比達(dá)到1:30。此類軸剛性極差，在加工過(guò)程中容易產(chǎn)生震動(dòng)和彎曲，車削時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)翹曲、錐度過(guò)大、凸肚、螺紋節(jié)等現(xiàn)象，使工件不能獲得預(yù)期的精度和表面粗糙度而報(bào)廢。在國(guó)內(nèi)一般都采用普通車床配置跟刀架、白鋼手磨大前角車刀及低速加工完成，但是效率較低而且加工質(zhì)量不穩(wěn)定。
此次客戶購(gòu)買(mǎi)我廠的HTC3297機(jī)床加工此類零件，但是沒(méi)有數(shù)控及細(xì)長(zhǎng)軸加工經(jīng)驗(yàn)由我廠組織進(jìn)行攻關(guān)調(diào)試零件加工�，F(xiàn)場(chǎng)為了解決加工過(guò)程中震刀及保證共建精度問(wèn)題，我們主要從切削力、刀具并根據(jù)刀具的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的切削方法等方面入手，調(diào)研了國(guó)內(nèi)其他企業(yè)的加工情況但是不容樂(lè)觀。
1 頂緊力考慮
我們首先從頂緊力入手，防止工件因頂緊力過(guò)大造成的工件靜態(tài)彎曲，多數(shù)普及型臥式數(shù)控車床配置的液壓尾座均有套筒鎖緊功能，在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)因?yàn)轫敿忭斁o工件后，頂尖外錐面與工件中心孔內(nèi)錐面接觸較好，套筒鎖緊會(huì)造成尾座套筒在鎖緊機(jī)構(gòu)的作用下停止了軸向微量位移。
在車削過(guò)程中由于切削力和受熱膨脹而引起的工件變形造成尾座芯不能相應(yīng)退回而得不到補(bǔ)償，進(jìn)而會(huì)引起工件的頂尖孔與頂尖面接觸不良導(dǎo)致嚴(yán)重的加工振動(dòng);經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)我們決定取消應(yīng)在加工過(guò)程中取消套筒鎖緊功能，經(jīng)調(diào)試我們把壓力控制在0.5bar，轉(zhuǎn)速1800r/min比較穩(wěn)定。
但是使用普通涂層刀具、手磨刀具進(jìn)行試驗(yàn)，在離尾座100mm左右發(fā)生抖動(dòng)，而無(wú)法繼續(xù)加工完成零件。
2 刀具的改進(jìn)
在傳統(tǒng)的普通車床上加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，一般都采用跟刀架及手磨刃白鋼刀，但是跟刀是手動(dòng)結(jié)構(gòu)，在車削一段長(zhǎng)度后工人讓調(diào)整跟刀架車削外圓，而且普通車床的轉(zhuǎn)速較低，以致造成了車削的效率低下無(wú)法滿足大批量的加工;但是數(shù)控車配置普通涂層刀片使用刀尖切削此類工件，在高速狀態(tài)下加工，工件發(fā)生抖動(dòng)無(wú)法進(jìn)刀加工工件，尤其長(zhǎng)徑比大于1：15以上的軸類零件。
而這次刀具的改進(jìn)，為了保存跟刀架及手磨刀片的優(yōu)勢(shì)，我們把刀尖的中心高墊高2mm，使用刀片的切削刃加工，靠刀具的后刀面壓住工件，防止工件在受力和高速狀態(tài)下抖動(dòng)，以達(dá)到跟刀架的效果。其次，我們把刀具的前角按常用的手磨刀片處理，前角達(dá)到15°，切削刃不再涂層以增加刀片的切割性能，使切削零件受力在滿足性能情況下減到最小。
簡(jiǎn)單改裝后結(jié)構(gòu)圖如下：
3實(shí)驗(yàn)
要求及準(zhǔn)備：
1)數(shù)控機(jī)床：HTC3297;
2)工件裝夾方式：標(biāo)準(zhǔn)三爪自定心卡盤(pán)、液壓尾座;
3)工件尺寸：?25*600;
4)長(zhǎng)徑比：1:24;
5)工件加工后中間允許跳動(dòng)：0.05mm;
6)粗糙度：Ra3.2;
7)加工節(jié)拍：140秒/件(含輔助時(shí)間);
8)工件材質(zhì)：45#;調(diào)質(zhì)回火硬度HB280;
9)毛坯準(zhǔn)備：打兩端中心孔并套車卡持端30mm。
4工藝參數(shù)
1) 工件加工分粗、精二次;粗加工主軸轉(zhuǎn)數(shù)1800rpm;進(jìn)給量0.4mm/r;精加工主軸轉(zhuǎn)數(shù)1700rpm;進(jìn)給量0.2mm/r;
2)液壓尾座壓力：0.5bar。
5 實(shí)際加工結(jié)果
1)加工節(jié)拍：120秒/件;
2)粗糙度：Ra3.2;且無(wú)震紋;
3)工件加工后中間允許跳動(dòng)：0.03mm。
6結(jié)論
經(jīng)過(guò)我廠的攻關(guān)，在機(jī)床的頂緊力及刀具上做一些改進(jìn)后滿足了用戶對(duì)零件的要求;并通過(guò)此次在客戶的實(shí)際加工情況證明臥式數(shù)控車床加工細(xì)長(zhǎng)軸類零件已不是難題，且取得了非常好的效果;充分發(fā)揮出了數(shù)控機(jī)床的高精度、高可靠性、高效率及一致性的特點(diǎn)，并為今后同類零件的加工提供了依據(jù)和基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1]楊瑾澤.關(guān)于數(shù)控機(jī)床零部件加工的技術(shù)探討[J].科技資訊，2008.
[2]鄒德恒.高速切削過(guò)程切削條件優(yōu)化研究最新動(dòng)態(tài)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2011(3)：61-67.
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