普通车床细长轴车削加工工艺 (2)
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轴类零件加工工艺一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。
轴用轴承支承,与轴承配合的轴段称为轴颈。
轴颈是轴的装配基准,它们的精度和表面质量一般要求较高,其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项:(一)尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5~IT7)。
装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6~IT9)。
(二)几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。
对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。
(三)相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。
通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。
普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm,高精度轴(如主轴)通常为0.001~0.005mm。
(四)表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。
二、轴类零件的毛坯和材料(一)轴类零件的毛坯轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。
对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。
根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
技术推广高精度细长轴的车削方法侯学民(商丘工学院机械工程学院,河南商丘476000)摘要:本文阐述了车床的调整、夹具的调整、改进刀具角度、采用有效的加工方法等4个方面进行的技术调整,以期解决一些相关问题。
关键词:细长轴;车床;车刀;跟刀架车削高精度细长轴主要采用以下几方面的措施:1车床的调整1.1调整车床尾座中心线与车床床身导轨的平行度用一根接近工件长度的样棒,一端塞人车床主轴锥孔, 另一端用尾座顶尖支顶。
把百分表放在中拖板上,使触头与 样棒上面接触,用手均匀移动大拖板,观察百練表针的摆动情况,记录摆针的2个极限位值数值。
2个极限位值数值 之差,即百分表的读数差,也是车床尾座中心线与车床床身 导轨的平行度误差。
若出现雛,可用厚度与读数差相同的 薄铜皮窄条,垫入车床尾座与床身导轨面间进行调整。
1.2调整车床小、中、大拖板塞铁与拖板导轨面之间的间隙重点调整中拖板塞铁与拖板导轨面之间的间隙。
调整 方法:分别旋紧或旋松中拖板两端的调节螺钉,使塞铁与导 轨面之间的间隙适中(用0.04 mm的塞尺,塞入缝隙中,深 度约为20mm)。
用手转动中拖板手柄,感觉轻松自如,无 阻滞感。
但又不会出现“扎刀”现象即可。
这样既能精确控 制中拖板刻度,又使车削过程平稳,操作方便。
2 改用3只卡爪的跟刀架普通车床上的跟刀架一般使用的是2只卡爪,为了增加 工件的装夹刚性,防止车削加工中振动,用3只卡爪的顧架。
并増大支承爪的支撑面积(増大支承爪宽度,一般为工 件直径的1〜1.5倍,修整支承爪圆弧半径,与工件半径吻 合)。
如果将跟刀架改制成相互垂直分布的3只卡爪,另一 面由车刀抵住,这样工件外圆被夹持在刀具和3个支承爪之 间,上、下、左、右的移动均受到限制,只能绕轴线旋转。
这样 就有效地减少了切削振动,减少了工件变形。
为了增加支承 爪的耐磨性,也可选用HT200的灰铸铁做支承爪材料。
该 材料硬度低且耐磨,不易损伤已加工表面,从而提高了表面 质量。
细长轴的车削摘要:细长轴是指长度与直径之比大于25(L/d>25)的轴类零件。
由于细长轴刚性差,故在车削过程中会出现工件受热伸长会产生弯曲变形,甚至会使工件卡死在顶尖间无法加工;工件受切削力作用产生弯曲,从而引起振动,影响工件的精度和表面粗糙度;由于工件自重、变形、振动,影响工件的圆柱度和表面粗糙度;工件高速旋转时,在离心力的作用下,加剧工件弯曲与振动。
因此,切削速度不能过高。
针对细长轴的加工特点,采取相应的措施就可以保证细长轴的加工质量要求。
关键词细长轴工艺分析装夹切削用量振动刀具角度冷却液前言:在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种:一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧,另一端用车床尾座顶尖支承(一夹一顶);另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。
为了增加工件的刚性,采用中心架或跟刀架辅助支承。
下面就结合生产实例(见图1—1)用跟刀架支承车削细长轴的方法,采取相应的措施保证其加工质量作一论述。
一、工艺分析1. 分析图样(1)工件总长800mm,外圆φ30 0 -0.033mm长755mm,工件两端有φ20 0 -0.033mm的外圆。
(2)外圆φ30 0 -0.033mm的圆度公差为0.02mm,对φ20 0 -0.033mm的外圆轴线的径向圆跳动0.03mm。
2. 准备工作(1)检查毛坯余量及弯曲情况,弯曲过大必须校直。
(2)检查跟刀架支承爪使用情况,如发现支承爪端面磨损严重或弧面太小应取下车正端面。
(3)刃磨好粗精车外圆车刀及准备必要的量具。
3. 工序设计(1)车端面及钻中心孔(端面车除毛坯痕即可)。
(2)调头车φ32mm×10mm(备装夹用,台阶使轴向无法位移)。
(3)一端夹住φ32mm×10mm,另一端顶上弹性活顶尖(如图1—2)。
装好跟刀架。
l—顶尖 2—压盖 3—锥柄体 4、6—滚针轴承 5、12—隔圈 7—弹簧 8—垫圈 9—调节螺钉 10—放松螺母ll—推力轴承图1—2 弹性活动顶尖(4)利用毛坯余量试切削,找正工件的锥度,要求在0.01mm以内。
细长轴车削时应注意的问题及方法摘要:由于细长轴的特点和技术要求,在车削加工时,易产生振动、多棱、竹节、圆柱度差和弯曲等。
要想顺利地把它车好,必须注意加工过程中有可能出现的问题。
关键词:细长轴、车削、变形、消除方法细长轴是指被加工工件长度与直径的比值大于20以上的轴类零件。
因为工件较长,所以刚性较差,在切削过程中容易产生振动,也会因切削热而在长度方向产生变形,由于走完一刀的时间较长,导致刀具的磨损量较大,也致使工件的形位公差精度和表面粗糙度较难达到图纸要求。
1.细长轴的加工特点(1) 车削时产生的径向切削力会使工件弯曲,引起振动,影响加工精度和表面粗糙度。
(2) 工件的自重、变形和振动,会影响工件圆柱度和表面粗糙度。
(3) 工件高速旋转时,在离心力的作用下变形,加剧了工件的弯曲和振动。
(4) 产生的切削热会导致工件轴向伸长变形,使工件发生弯曲,影响加工质量。
2.车削细长轴应注意的问题细长轴车削在机械加工中较为常见,由于其刚性差,加工难度较大。
如果能够采用正确的切削方法,选择合适的刀具及切削用量,有效地装夹定位工件,就能够有效地降低切削温度、减少热变形,最终获得满意的加工效果。
2.1机床调整车床主轴中心线与尾座中心线同轴,并与车床大导轨平行,允差应小于0.02mm。
2.2工件安装采用两顶尖装夹或用卡盘与顶尖配合装夹,合理地使用中心架或跟刀架作为辅助支承,以增加工件的装夹刚度。
用卡盘与顶尖配合装夹时,被夹持部分最好不超过10mm。
2.3刀具采用主偏角Κr = 75°~90°的偏刀,选择正刃倾角(λS>0),能够减小径向力和振动,还可以使切屑流向待加工表面。
保持切削刃口锋利,前角γ0控制在15°~30°之间,副后角α′0控制在4°~6°之间,刀尖圆角半径r<0.3mm。
刀具安装应略高于车床主轴中心。
2.4辅助支承安装车削细长轴时,一般都要安装中心架或跟刀架作为辅助支承,来增加工件的刚性,防止工件因振动或因离心力的作用被甩弯。
细长轴类零件的车削加工1. 中心架和跟刀架在细长轴零件加工中的应用车削细长轴工件,长度是直径10~12倍以上的长轴时,如车床光杠、丝杠等,由于这些轴本身的刚性差,加上切削力、切削热和震动等影响,车削时易产生弯曲、锥度、腰鼓度和竹节形等缺陷。
此外,在车削过程中还会引起震动,影响工件表面粗糙度。
为了防止这种现象产生,我们可以应用一种叫做中心架的特殊支承夹具。
中心架和跟刀架是车床附件之一,用卡盘顶针与中心架,或前后顶针与跟刀架装夹,可提高切削加工系统的刚性。
使用这些附加的装卡工具,可以增加工件的装卡刚度,减少震动,保证加工质量,避免零件产生鼓面,提高工件表面形状精度和表面粗糙度,并允许采用大切削用量加工,提高劳动生产率。
下面分别就中心架与跟刀架在细长轴零件中的应用加以说明。
一、中心架在细长轴零件加工中的应用1.中心架的结构中心架的结构组成如图5-1所示。
中心架一般固定在床面一定位置上,如图5-1(b)所示。
它的主体座l通过压板4和螺母5紧固在床面上。
盖子3与主体1用销作活落连接,盖子3可以打开或盖住,并用螺钉2固定。
三个爪的向心或离心位置,可以用螺钉6调节,以适应不同直径大小的工件,并用螺钉9紧固爪7和8,使爪在需要位置上固定不动。
2.中心架的使用(1)中心架的使用调整方法工件装上中心架之前,先在毛坯中间处车一条安装中心架卡爪的沟槽,槽的直径等于工件的直径,其宽度略比爪宽大些。
接着把中心架安装在床面适当位置上并加以固定,打开盖子3,把工件安装在两顶针中间(床尾要先调整好),用划针盘或百分表检查槽是否跳动,然后将盖子3盖好,并调整中心架3个爪,使他们与工件沟槽轻轻接触。
这时慢慢转动工件,看是否能转得动。
在爪与工件之间最好垫一层铜皮或平皮带,并加些润滑油,或者3个爪用夹布胶木制造,这样可防止擦伤工件表面。
在车削大型工件或工件转速较高时,就必须采用带滚动轴承的中心架,如图5-2所示。
(2)车削步骤车削时,先车一端,一直车到沟槽为止。
细长轴的加工方法细长轴的加工方法是指在机械加工过程中对于长度较长、直径相对较小的轴类工件所采取的一系列加工工艺和方法。
这类工件在许多领域中都有广泛的应用,比如汽车制造、航空航天、机械制造等。
细长轴的加工方法主要有以下几种:1. 切削加工:细长轴通常通过车床、铣床、钻床等机床进行切削加工。
在车床上,可以采用车削、车磨等方式进行加工,通过刀具不断地切削和磨削,逐步将粗加工的轴件加工成细长轴。
在铣床上,可以采用铣削、镗削等方式进行加工,通过刀具的旋转和移动,将工件表面的一定量材料切除,以达到加工精度和表面质量的要求。
2. 磨削加工:磨削是细长轴加工中常用的一种方法,通过磨削工具与工件表面的相对运动,将工件表面的一定量材料切除,以达到加工精度和表面质量的要求。
磨削加工分为外圆磨削和内圆磨削两种,分别适用于细长轴的外圆面和孔内面的加工。
常用的磨削加工方法有普通磨削、中心磨削、无心磨削和滚动磨削等。
3. 精密加工:细长轴的加工精度要求比较高,常常需要进行精密加工。
精密加工包括线切割、电火花加工、焊接等。
线切割是利用线切割机将工件切割成需要的形状,可以实现高精度的加工。
电火花加工是利用电火花放电烧蚀工件表面的加工方法,可以实现对轴件表面的高精度加工。
焊接是将两个或多个工件通过热源加热到熔融状态,使其熔合在一起的加工方法,通过焊接可以实现对细长轴的连接。
4. 其他加工方法:除了以上几种常规的加工方法外,还有一些特殊的加工方法可用于细长轴的加工。
比如深孔加工、滚压加工、冲压加工等。
深孔加工是通过刀具在细长轴上钻孔,可以实现对轴内腔的加工。
滚压加工是利用滚轮对工件表面施加压力,使其产生塑性变形,从而改善轴件的表面硬度和粗糙度。
冲压加工是将细长轴放置在冲压模具中,通过冲击力将轴件冲压成需要的形状。
细长轴的加工方法在实际应用中需要根据工件的具体要求和加工精度来选择,确保加工精度和表面质量的要求。
同时,在细长轴的加工过程中,还需要注意工艺参数的选择、刀具的使用和切削润滑的控制,以确保加工质量和工件的加工效率。
细长轴的车削加工方案细长轴的车削加工摘要:细长轴在车削加工中承受自身重力、切削力、高速旋转产生的离心力的作用,极容易出现振动与弯曲变形现象,增大轴的几何形状误差,而细长轴的轴向尺寸较大,直径较小,热扩散性及刚性差,受切削热作用会在轴向发生线性膨胀,若在轴向的伸长量无法得到消除,轴将受迫弯曲,从而影响轴的精度。
因此,要提高超细长轴车削加工的精度,必须对车床的夹具和刀具做进一步的改进。
为了达到所要求的加工精度,加工过程中要使用跟刀架、弹性活络顶尖和中心架等夹具和辅具,针对加工过程可能出现的问题对普通跟刀架、尾座进行改进。
采用托架避免工件产生很大的摆动;采用一夹一顶的装夹方式,尾座具有弹性,同时采用反向车削的方法,配合以最佳的刀具几何参数、切削用量等一系列有效措施,提高了细长轴的刚性,满足了加工要求。
关键词:细长轴夹具跟刀架中心架刀具切削加工一、细长轴的特点通常指出在机械中作转动运动的长度大于直径的圆柱零件叫作轴,而工件的长度与直径之比大于25(即l/d>25)的轴类零件称作细长轴。
切削细长轴与通常轴类较之,细长轴刚性高,极易变形,振动小,给焊接加工增添困难,难于赢得较好的表面光洁度及几何精度,其加工特点如下:1)热变形大。
细长轴车削时热扩散性差、线膨胀大,当工件两端顶紧时易产生弯曲变形。
严重时细长轴会被卡死而无法加工。
2)刚性高。
切削时工件受切削力、细长的工件由于蔡国用弯曲、高速旋转时受离心力等都极容易并使其产生伸展变形。
3)表面质量难以保证。
由于工件自重、变形、振动影响工件圆柱度和表面粗糙度。
以下主要针对上面的三个加工特点去谈谈如何有效率的提升细长轴的加工质量。
二、如何预防细长轴车削加工变形的措施(一)增大热变形弯曲车削时,因切削热传导给工件,使工件温度升高,工件就开始伸长变形,如车削直径φ50mm,长度l=1500mm的细长轴,材料为45#钢,车削时因切削冷的影响,并使工件比室温增高30℃,则细长轴冷变形弯曲量△l=11.59×10-6(45#钢的线膨胀系数)×1500×30=0.522mm切削细长轴时,如果用两顶尖或用一端卡住一端压制住的方法加工,它的轴向边线就是紧固的,热变形弯曲0.522mm,工件就可以本身伸展,细长轴一旦产生伸展后加工就很难展开。
概述细长轴类零件加工工艺过程对于加工中小批量的轴类零件,工程上一般采用普通车床进行加工,此篇文章中零件的加工工艺过程分析是以C6132车床为基础的,通过对零件进行工艺分析后制定出相应的加工工艺过程。
分析零件的作用及零件图上的技术要求,零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度及设计基准,零件的材质及机械加工的工艺性三方面后,最后制定加工工艺过程。
下面将通过一个分析实例来进行分析。
如图1所示:一个长度为157mm的用作后轮轴的细长轴类零件。
1 工艺分析(1)對零件的作用及零件图上的技术要求分析。
轴起着支撑传动零部件、传递力矩的作用。
轴的基本结构是由回转体组成,实例中轴的主要加工表面有外圆柱面和螺纹。
轴上支承轴颈和配合轴颈是最重要的加工表面,轴上支承轴颈直接影响后轮轴的回转精度,轴上配合轴颈影响传动件安装后是否产生跳动,影响轴的同轴度。
(2)零件的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度的分析。
为保证整个产品的性能,这就要求轴的左右两边相关部分必须同轴,因为实例中轴的长度较长,很难保证同轴度,而且Φ3部分较细,所以采用套筒装夹;为使安装位置精度高,利用阶梯轴来实现轴向定位;支撑轴颈和配合轴颈的粗糙度会影响轴的回转精度,所以粗糙度要求较高。
(3)材料选择。
对于细长的轴类零件,综合考虑零件的作用及技术要求,计算并选择能够达到预期要求的材料。
例如,细长的轴类零件如果强度要求较高,则可选择成型圆钢。
选材的不同对零件加工工艺过程中的工序次序及工序内容有一定影响,实例分析中选择成型圆钢。
2 加工工艺过程(1)主要表面的加工方法。
轴为回转体结构,在车床上进行加工,支撑轴颈和配合轴颈部分因精度较高,故采用:粗车→半精车→精车;其余外圆柱采用:粗车→半精车。
各外圆表面应尽量减少装夹次数,用同一把刀具完成加工,以保证加工质量,提高生产效率。
(2)装卡方法。
后轮轴较长,为便于加工,并保证同轴度,装卡时宜采用“一夹一顶”的方法。
细长轴零件的加工方法在普通车床上加工细长轴对操作人员车工操作技能水平要求比较高。
笔者经过不断的摸索,找出了一些方法和技巧,在此,谈几点车削细长轴零件的步骤和体会。
一、车中心架位、车端面、钻中心孔为了能够在细长轴两端轴径上加工出圆柱度和粗糙度较高的中心架位,为下一步车端面、钻中心孔打好基础,笔者制作了尾座夹头,其原理类似于四爪卡盘。
尾座夹头的一端安装在莫氏5号活顶尖上,夹头内径、锥度与活顶尖外径、锥度实配,夹头的另一端孔径、比零件毛坯尺寸大15mm~20mm,深50mm,并在对称位置打4个M16~M20顶丝孔(如用3个顶丝不易调整、找正工件)。
使用四爪卡盘装夹工件,依靠车床前端的四爪卡盘和尾座夹头的四个顶丝固定调正工件位置,这种方法方便、实用、好操作,俗称“借余量”,可以很好地避免出现因工件毛坯的弯曲变形造成影响正常加工的问题。
1.车两端中心架位工件调正位置后,操作者依次车出细长轴两端的中心架位,并保证两端中心架位外径尺寸一致,以便于中心架的安装和调整,同时,要保证所车出的中心架位表面粗糙度和圆柱度精度,否则会影响工件下一步的加工精度。
2.车端面、钻中心孔、车卡盘装夹位置先架上中心架,研磨中心架三个支撑爪与工件的接触面,调整支撑爪的位置,使工件旋转中心与机床轴心重合,并使支撑爪与工件外圆保持微小间隙接触,充分注油润滑、锁紧中心架、启动设备,然后,开始车端面、钻中心孔、车出卡盘装夹位置。
这样操作的优点是:中心架位粗糙度和圆柱度精度高,支撑工件牢固、稳定、调整方便,材料毛坯如有弯曲变形等缺陷容易校正,车端面钻中心孔的质量高,并且不易打刀、不易折断中心钻。
在实际生产中,有时钻出的中心孔为椭圆形或为棱形,原因就是由于中心架位精度不高造成的。
二、装卡工件方式在工件同轴度要求不是特别高的情况下,车削细长轴通常采用一卡一顶装夹的方法,这样夹紧力大、便于调正,工件的刚性好,同时配合使用跟刀架做辅助支撑,需要注意的是:卡盘夹持工件的长度要尽可能缩短,并尽量多倒一至两次头,以提高卡盘爪夹紧面与工件顶尖孔的同轴度,消除过定位对工件造成的扭曲(俗称别劲),也可以在卡盘爪和工件之间缠一圈钢丝并研磨顶尖孔。
细长轴车削时出现的问题及其应对办法一、细长轴的定义:当工件长度跟直径直比大于20——25倍(L/d>20——25)时,称为细长轴。
二、由于细长轴本身刚性差(L/d值愈大,刚性愈差),在车削过程中会出现以下问题:1、工件受切削力、自重和旋转时离心力的作用,会产生弯曲、振动,严重影响其圆柱度和表面粗糙度。
2、在切削过程中,工件受热伸长产生弯曲变形,;车削就很难进行,严重时会使工件在顶尖间卡住。
因此,车细长轴是一种难度较大的加工工艺。
虽然车细长轴的难度较大,但它也有一定的规律性,主要抓住中心架和跟刀架的使用、解决工件热变形伸长以及合理选择车刀几何形状等三个关键技术,问题就迎刃而解了。
三、使用中心架支承车细长轴在车削细长轴时,可使用中心架来增加工件刚性。
一般车削细长轴使用中心架的方法有:1、中心架直接支承在工件中间当工件可以分段车削时,中心架支承在工件中间,这样支承,L/d值减少了一半,细长轴车削时的刚性可增加好几倍。
在工件装上中心架之前,必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽,表面粗糙度及圆柱度误差要小,否则会影响工件的精度。
车削时,中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油。
为了使支承爪与工件保持良好的接触,也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂,进行研磨抱合。
2、用过渡套筒支承车细长轴用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难的。
为了解决这个问题,可加用过渡套筒的处表面接触,见图(9—2)。
过渡套筒的两端各装有四个螺钉,用这些螺钉夹住毛坯工件,并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合,即可车削。
四、使用跟刀架支承车细长轴跟刀架固定在床鞍上,一般有两个支承爪,跟刀架可以跟随车刀移动,抵消径向切削时可以增加工件的刚度,减少变形。
从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。
从跟刀架的设计原理来看,只需两只支承爪就可以了(图9--4),因车刀给工件的切削抗力F——r,使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。
车削细长轴1、细长轴的加工特点通常认为在机械中做旋转运动的、长度大于直径的圆柱零件,叫做轴;而长度为直径20倍以上的轴,叫做细长轴。
车削细长轴和一般轴类相比,又有其特点,例如加工35x4095或10x1300毫米细长轴时,它们毛坯的直径与长度之比达1:100、1:150左右,工件的刚性很差,给切削加工带来困难,不易获得良好的表面光洁度及几何精度。
以下简单介绍几种加工细长轴的方法,如果使用得当,可以获得比较满意的加工结果。
2、工件装夹方法的改进2.1、在卡盘的每只卡爪下面横向垫入4x20毫米的钢丝,夹入长度为15~2毫米,使工件与卡爪之间的夹持转变为线接触,避免工件被卡爪夹死,如图1.图1 细长轴工件的装夹2.2、在尾座上改用弹性顶针,以使在工件受到切削热而膨胀伸长时,顶针能轴向压缩,避免工件弯曲变形。
3、跟刀架结构的改进3.1普通车床跟刀架的两个支撑块,与工件的接触面小,刚性差,不能满足高速切削细长轴的要求,如改用图2所示结构的跟刀架,就可获得比较好的效果。
图2 车削细长轴的跟刀架这种跟刀架配备三只支撑块,用角耐磨的QT60-2球墨铸铁制成。
支撑块的圆弧R,应经粗车后与工件外圆研磨,宽度B大于工件直径,一般取B=(1.2~1.5)D。
车削时,工件外圆被夹持在刀具和三个滑配合的支撑块之间,组成两对径向压力,限制工件上下,左右移动,只能绕轴线旋转,故而能有效底减少切削振动和工件的变形。
3.2、除了装置跟刀架外,还可根据工件长度,在工件下面垫放不等距的木块(在切削中随放随取,保证托板正常进给),如图3所示,木块直接放在床身上,其厚度以能轻微拖牢工件为宜,木块制成半圆弧凹坑,运转时加机油润滑。
这种垫块还具有消振作用。
另外对直径较小的细长轴,还可采用托架支承如图4所示。
图3 车削细长轴的垫块图4 车削细长轴的托架4、细长轴的车削方法及车刀4.1细长轴的车削方法车削细长轴,在上述夹紧方式下,应采用反向进给车削,以使工件受轴向力后,能向弹性顶尖处伸缩图5,减小车削变形。
1-6 什么是生产类型?如何划分生产类型?各生产类型都有什么工艺特点?生产类型是指产品生产的专业化程度。
产品的用途与市场需求量不同,形成了不同的生产类型,分为单件小批生产、中批生产与大批量生产工艺特点:P5(1)单件(小批)生产—产品产量很少,品种很多,各工作地加工对象经常改变,很少重复。
(2)成批生产—一年中分批轮流地制造几种不同的产品,每种产品均有一定的数量,工作地的加工对象周期地重复。
(3)大量生产—产品产量很大,工作地的加工对象固定不变,长期进行某零件的某道工序的加工。
1-7 企业组织产品的生产有几种模式?各有什么特点?(1)生产全部零部件并组装机器(2)生产一部分关键的零部件,进行整机装配,其余的零部件由其他企业供应(3)完全不生产零件。
只负责设计与销售特点:(1)必须拥有加工所有零件的设备,形成大而小,小而全的工厂,当市场发生变化时,很难及时调整产品结构,适应性差(2)自己掌握核心技术和工艺,或自己生产高附加值的零部件(3)占地少,固定设备投入少,转产容易等优点,较适宜市场变化快的产品生产1-8 按照加工过程中质量m 的变化,制造工艺方法可分为几种类型?说明各类方法的应用范围和工艺特点可分为材料成型工艺、材料去除工艺和材料累计工艺材料成型工艺范围:材料成型工艺常用来制造毛坯,也可以用来制造形状复杂但精度要求不高的零件特点:加工时材料的形状、尺寸、性能等发生变化,而其质量未发生变化,生产效率较高材料去除工艺范围:是机械制造中应用最广泛的加工方式,包括传统的切削加工、磨削加工和特种加工特点:在材料去除过程中,工件逐渐逼近理想零件的形状与尺寸材料累计工艺范围:包括传统的连接方法、电铸电镀加工和先进的快速成型技术特点:利用一定的方式使零件的质量不断增加的工艺方法2-1 切削过程的三个变形区各有何特点?它们之间有什么关联?答:三个变形区的特点:第一变形区为塑性变形区,或称基本变形区,其变形量最大,常用它来说明切削过程的变形情况;第二变形区为摩擦变形区,切屑形成后与前面之间存在压力,所以沿前面流出时必然有很大摩擦,因而使切屑底层又产生一次塑性变形;第三变形区发生在工件已加工表面与后面接触的区域,已加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压和摩擦产生变形。
普通车床细长轴车削加工工艺(
长度与之直径比大于20~25(即L/d≥20~25)的轴称之为细长轴。
这类零件一般在车床上进行加工。
在车削过程中,由于其刚性差,在切削力和切削热的作用下,细长轴很容易产生弯曲变形,这样就破坏了刀具和零件相对运动的准确性,使加工出来的细长轴产生中间粗、两头细的形状,严重影响零件的加工精度.同时细长轴产生弯曲变形后,还会引起工艺系统振动,影响零件的粗糙度。
在切削力、重力和顶尖顶紧力的作用下,横置的细长轴是很容易弯曲甚至失稳,提高细长轴的加工精度问题,就是控制工艺系统的受力及受热变形的问题。
因此,采用反向进给车削,配合以最佳的刀具几何参数、切削用量、拉紧装置和轴套式跟刀架等一系列有效措施。
以提高细长轴的刚性,得到良好的几何精度和理想的表面粗糙度,保证加工要求。
2细长轴车削的工艺特点
细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点细长轴车削的工艺特点:
①细长轴刚性很差,车削时装夹不当,很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形,产生振动,从而影响加工精度和表面粗糙度。
②细长轴的热扩散性能差,在切削热作用下,会产生相当大的线膨胀。
如果轴的两端为固定支承,则工件会因伸长而顶弯。
③由于轴较长,一次走刀时间长,刀具磨损大,从而影响零件的几何形状精度。
④车细长轴时由于使用跟刀架,若支承工件的两个支承块对零件压力不适当,会影响加工精度。
若压力过小或不接触,就不起作用,不能提高零件的刚度:若压力过大,零件被压向车刀,切削深度增加,车出的直径就小,当跟刀架继续移动后,支承块支承在小直径外圆处,支承块与工件脱离,切削力使工件向外让开,切削深度减小,车出的
直径变大,以后跟刀架又跟到大直径圆上,又把工件压向车刀,使车出的直径变小,这样连续有规律的变化,就会把细长的工件车成“竹节”形。
造成机床、工件、刀具工艺系统的刚性不良给切削加工带来困难,不易获得良好的表面粗糙度和几何精度
3引起细长轴产生弯曲变形的原因
在车床上车削细长轴采用的传统装夹方式主要有两种:一种方式是细长轴的一端用卡盘夹紧,另一端用车床尾架顶尖支承(一夹一顶);另一种方式是细长轴的两端均由顶尖支撑(双顶尖)。
主要分析一夹一顶的装夹方式.其力学模型如图1所示。
图1 一夹一顶装夹方式及力学模型
3.1切削力导致变形
切削力导致变形切削力导致变形切削力导致变形在车削过程中,产生的切削力可以分解为轴向切削力PX、径向切削力PZ。
不同的切削力对车削细长轴时产生弯曲变形的影响是不同的。
3.1.1径向切削力
径向切削力是垂直作用在通过细长轴轴线水平平面内的,由于细长轴的刚性较差,径向力将会把细长轴顶弯,使其在水平面内发生弯曲变形.径向切削力对细长轴弯曲变形的影响,见图1。
3.1轴向切削力PX的影响
轴向切削力是平行作用在细长轴轴线方向上的,它对工件形成一个弯矩。
对于一般的车削加工,轴向切削力对工件弯曲变形的影响并不大,可以忽略。
但是由于细长轴的刚性较差,其稳定性也较差,当轴向切削力超过一定数值时,将会把细长轴压弯而发生纵向弯曲变形。
如图2所示。
4提高细长轴加工精度
在细长轴加工过程中,为提高其加工精度,要根据不同的生产条件,采取不同的措施,以提高细长轴的加工精度。
4.1选择合适的装夹方法
4.1.1双顶尖法装夹法
采用双顶尖装夹,工件定位准确,容易保证同轴度。
但用该方法装夹细长轴,其刚性较差,细长轴弯曲变形较大,而且容易产生振动.因此只适宜于长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高、多台阶轴类零件的加工。
4.1.2一夹一顶的装夹法
采用一夹一顶的装夹方式。
在该装夹方式中,如果顶尖顶得太紧,除了可能将细长轴顶弯外,还能阻碍车削时细长轴的受热伸长,导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴,装夹后会产生过定位,也能导致细长轴产生弯曲变形.因此采用一夹一顶装夹方式时,顶尖应采用弹性活顶尖,使细长轴受热后可以自由伸长,减少其受热弯曲变形;同时可在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈,以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度,消除安装时的过定位,减少弯曲变形。
4.1.3双刀切削法
采用双刀车削细长轴改装车床中溜板,增加后刀架,采用前后两把车刀同时进行车削。
两把车刀,径向相对,前车刀正装,后车刀反装。
两把车刀车削时产生的径向切削力相互抵消。
工件受力变形和振动小,加工精度高,适用于批量生产。
4.1.4采用跟刀架和中心架
采用一夹一顶的装夹方式车削细长轴,为了减少径向切削力对细长轴弯曲变形的影响,传统上采用跟刀架和中心架,相当于在细长轴上增加了一个支撑,增加了细长轴的刚度,可有效地减少径向切削力对细长轴的影响。
4.1.5采用反向切削法车削细长轴
反向切削法是指在细长轴的车削过程中,车刀由主轴卡盘开始向尾架方向进给.这样在加工过程中产生的轴向切削力使细长轴受拉,消除了轴向切削力引起的弯曲变形。
同时,采用弹性的尾架顶尖,可以有效地补偿刀具至尾架一段的工件的受压变形和热伸长量,避免工件的压弯变形。
在车床上车削细长轴采用的两种传统装夹方式中,采用双顶尖装夹,工件定位准确,容易保证同轴度。
但用该方法装夹细长轴,其刚性较差,细长轴弯曲变形较大,而且容易产生振动.因此只适宜于安装长径比不大、加工余量较小、同轴度要求较高的工件。
加工细长轴通常采用一夹一顶的装夹方式。
但是在该装夹方式中,如果顶尖顶得太紧,除了可能将细长轴顶弯外,还能阻碍车削时细长轴的受热伸长,导致细长轴受到轴向挤压而产生弯曲变形。
另外卡爪夹紧面与顶尖孔可能不同轴,装夹后会产生过定位,也能导致细长轴产生弯曲变形.因此采用一夹一顶装夹方式时,顶尖应采用弹性活顶尖,使细长轴受热后可以自由伸长,减少其受热弯曲变形;同时可在卡爪与细长轴之间垫入一个开口钢丝圈,以减少卡爪与细长轴的轴向接触长度,消除安装时的过定位,减少弯曲变形。
如图4所示。
4.5采用反向切削法车削细长轴
反向切削法是指在细长轴的车削过程中,车刀由主轴卡盘开始向尾架方向进给,
如图4所示。
这样在加工过程中产生的轴向切削力使细长轴受拉,消除了轴向切削力引起的弯曲变形。
同时,采用弹性的尾架顶尖,可以有效地补偿刀具至尾架一段的工件的受压变形和热伸长量,避免工件的压弯变形
5合理地控制切削用量
切削用量选择的是否合理,对切削过程中产生的切削力的大小、切削热的多少是不同的。
因此对车削细长轴时引起的变形也是不同的。
粗车和半粗车细长轴切削用量的选择原则是:尽可能减少径向切削分力,减少切削热。
车削细长轴时,一般在长径比及材料韧性大时,选用较小的切削用量,即多走刀,切深小,以减少振动,增加刚性。
5.1切削深度 (t) 在工艺系统刚度确定的前提下,随着切削深度的增大,车削时产生的切削力、切削热随之增大,引起细长轴的受力、受热变形也增大。
因此在车削细长轴时,应尽量减少切削深度。
5.2进给量 (f) 进给量增大会使切削厚度增加,切削力增大。
但切削力不是按正比增大,因此细长轴的受力变形系数有所下降.如果从提高切削效率的角度来看,增大进给量比增大切削深度有利。
5.3切削速度 (v) 提高切削速度有利于降低切削力。
这是因为,随着切削速度的增大,切削温度提高,刀具与工件之间的摩擦力减小,细长轴的受力变形减小。
但切削速度过高容易使细长轴在离心力作用下出现弯曲,破坏切削过程的平稳性,所以切削速度应控制在一定范围。
对长径比较大的工件,切削速度要适当降低
6 选择合理的刀具角度
为了减小车削细长轴产生的弯曲变形,要求车削时产生的切削力越小越好,而在刀具的几何角度中,前角、主偏角和刃倾角对切削力的影响最大。
6,1前角(γ) 其大小直接着影响切削力、切削温度和切削功率.增大前角,可以使被切削金属层的塑性变形程度减小,切削力明显减小。
增大前角可以降低切削力,所以在细长轴车削中,在保证车刀有足够强度前提下,尽量使刀具的前角增大,前角一般取γ=15°。
6.2主偏角 (kr) 其大小影响着3个切削分力的大小和比例关系。
随着主偏角的增大,径向切削力明显减小,切向切削力在60°~90°时却有所增大。
在60°~75°范围内,3个切削分力的比例关系比较合理。
在车削细长轴时,一般采用大于60°的主偏角。
细长轴的车削加工是机械加工中比较常见的一种加工方式。
由于细长轴刚性差,车削时产生的受力、受热变形较大,很难保证细长轴的加工质量要求。
通过采用合适的装夹方式和先进的加工方法,选择合理的刀具角度和切削用量等措施,可以保证细长轴的加工质量要求。