幹車床的都(dōu)知道,細長軸加工是一個比較(jiào)難(nán)的加工,如何用普(pǔ)通車床加工細長軸也是一個車工具備的一項技能之一,山(shān)東友泰是一家專門以軸件(jiàn)加工機床為(wéi)研發方向(xiàng)的機床廠家,筆者走訪很多客戶将一些客戶(hù)的實際加工技巧分(fèn)享給大家。
一、對于軸件的(de)加工來說,第一個肯定就是定位基準的加(jiā)工了,當前國内軸件(jiàn)批量生的時候大多數企業都采用了銑端面(miàn)打中心孔機(jī)床這一款專(zhuān)門(mén)加工(gōng)細長(zhǎng)軸第(dì)一工序的機床,效率高(gāo),精度好,為後續無論普通車(chē)床,還是數控車床都提供(gòng)了非常标準的(de)工件,但是少數(shù)企業還是在使用普通車床加工,當(dāng)然了用普通車床也能夠(gòu)完成細長軸工件加工第一(yī)工序車(chē)中心架位(wèi)、車端面、鑽中心孔工(gōng)序,隻是效率上稍微低點。
為了能夠在細(xì)長軸(zhóu)兩端(duān)軸徑上加工出圓柱度和粗糙度較高的中心架位,為下一步車端(duān)面、鑽(zuàn)中心孔打(dǎ)好基礎,一般的(de)機械加工車間都會制作了尾座夾頭,其原理類似(sì)于四(sì)爪卡盤。尾座夾頭的一端(duān)安裝在莫氏5号活頂尖上,夾頭内徑(jìng)、錐度與活頂尖外徑、錐度實配,夾頭的另(lìng)一端孔徑、比零件(jiàn)毛(máo)坯尺寸大15mm~20mm,深50mm,并在對(duì)稱位(wèi)置打4個M16~M20頂絲孔(如用(yòng)3個頂(dǐng)絲不易調(diào)整、找正工件)。使(shǐ)用四爪卡盤裝夾工件,依靠車床前(qián)端的四爪卡盤(pán)和尾座夾頭的四個頂絲固定(dìng)調正(zhèng)工件位置,這種方法方便、實用、好操作,俗(sú)稱“借餘量”,可以很好地避免出(chū)現因工件毛坯的彎曲變形造(zào)成影響正常加工的問題。
1.車兩端中心架位
工件調正位置後,操作(zuò)者依次車(chē)出細長軸兩端的中心架位,并保證兩端中心(xīn)架位外徑尺寸(cùn)一緻(zhì),以便于中心架的安裝和(hé)調整,同時,要保證所車(chē)出的中心架位表面粗(cū)糙度和圓柱度精度(dù),否則會影響工件下一步的(de)加工精度。
工件經過裝夾後,我們在(zài)車床上首先就是要将細長軸兩端的中心架位車出(chū)來,同時要保障兩端(duān)中心架位外徑尺寸的一(yī)緻性,方便中心架的安裝和調整,還要保障所(suǒ)車中(zhōng)心架位(wèi)的(de)表面粗糙度和圓柱精度,不然影響(xiǎng)下一個工序加工精度,在(zài)使用數控雙端面打中心孔機床的廠家,這個(gè)工序就不是一個很難的(de)工序了,當(dāng)然他們一般是頂着中心(xīn)孔來加工(gōng),兩端的夾持位(wèi)同(tóng)時加工,精度一緻(zhì)性也非常好,在細長軸(zhóu)加工如(rú)果需要中心架位,在銑端面打中心孔這(zhè)個工序下一道工序加工中心架位,效率和精度也(yě)是非常高的。
2.車(chē)端面、鑽中心孔(kǒng)、車卡盤裝夾位置
這個工序是(shì)所有軸件加工中,最重要的一個工序,加工軸件越複雜,加工(gōng)工序越多,越需要這個工序來保障以後每個工件的(de)車削精度,和最大可能(néng)的提高細長軸加工效率(lǜ),在數控銑端面(miàn)打中(zhōng)心孔機(jī)床中(zhōng),我們将工件直接放在機床上,完(wán)成加工就可以了,但是在(zài)普通車床上,我們要先加上中心架,研磨中心架三個支撐抓與工件的(de)接(jiē)觸面,調整支撐抓的位置,讓工件旋轉中心與機床軸心重合,還要注意的就是(shì)支撐抓(zhuā)與工件外圓(yuán)要保持微小的(de)接觸,在充分注(zhù)油潤滑、鎖緊中心架、啟動(dòng)設備,開始車端面,鑽中心孔,車卡盤夾持位等,先架上中心架,研磨(mó)中心架三(sān)個支撐爪與工件的接觸面,調整支撐爪的位置,使(shǐ)工件旋(xuán)轉中心(xīn)與機床軸(zhóu)心重(zhòng)合,并使支撐爪與工件外圓保持微小間隙接觸,充分注油潤滑、鎖(suǒ)緊中(zhōng)心架、啟動設備,然後,開始(shǐ)車端面、鑽中(zhōng)心孔、車出卡盤裝夾位(wèi)置。 這(zhè)樣操作的優點是:中心架位粗糙度和圓柱度精度高,支撐工件牢固、穩定、調整方便,材料(liào)毛坯如(rú)有彎曲變(biàn)形等(děng)缺陷容易校正,車端面鑽中(zhōng)心孔的質量高,并且不易打(dǎ)刀、不易折斷中心鑽。在實際(jì)生産中,有(yǒu)時鑽出的中心孔為橢圓形或為棱形,原因就是由于中心架位精度不高造成的。 做這些工作對工作人員的加工技能要求蠻高的,操作比較繁瑣,但是沒辦(bàn)法,普車效率就這樣,但是(shì)好(hǎo)在能加工(gōng)。如果使用數控銑端面打中心孔機床,效(xiào)率就提升很多了,在設定好夾持位後,直接将細長軸放(fàng)入雙向夾(jiá)具中,自動定中心,定位,對(duì)刀,關門,啟動程序,套車夾持位,兩端中心孔,兩個端面同時加工效率大(dà)大提高,降低工(gōng)人勞(láo)動強度和技術要求(qiú),解放工人,效率自然就高了,有(yǒu)點跑題了(le),本文重點還是介紹,普通(tōng)車床細長軸的加(jiā)工技巧。
二、裝卡工件方式
在工件同軸度要(yào)求不是特别高(gāo)的情況下,車削細長軸通常采(cǎi)用一卡一頂裝夾(jiá)的(de)方法,這樣(yàng)夾緊力大、便于調正,工件的剛性好,同時配合使用(yòng)跟刀(dāo)架做輔助支撐,需要注意的是:卡盤夾持工件(jiàn)的長度要(yào)盡可能縮短,并盡量多倒一至(zhì)兩次頭,以提高卡盤爪夾緊面(miàn)與工件頂(dǐng)尖孔的同軸度,消除過定位對工件造成的(de)扭曲(俗稱别勁),也可以在卡盤爪和工件之間纏一圈鋼絲并研磨頂尖孔。
後頂(dǐng)尖應選用彈性活頂尖,減少細長軸(zhóu)受熱後的伸長,避免因工件受熱産生(shēng)的熱彎(wān)曲變形,使切削加工順利,保證零件的加工質量。
三、調整車床(chuáng)加(jiā)工錐度
在加工細長軸之前,操作者必須首先調整車床加(jiā)工錐度,使車床主軸旋轉中心與尾座頂(dǐng)尖中心(xīn)一緻。隻有把(bǎ)車床加工錐度消除了,跟刀架才能正常(cháng)的使用,加工出的細長軸質量、精度(dù)才能達到要求(qiú)。
具體方法是:先車削(xuē)靠(kào)車床尾座零件一端的一段(duàn)外徑(jìng),再車(chē)削鄰近卡(kǎ)盤處零件的(de)一段外(wài)徑,保持中拖闆進刀刻度一緻,然後(hòu)用外徑千(qiān)分尺測量兩端外徑尺寸,根據兩端(duān)尺寸(cùn)調整尾座(zuò)(可用磁力表檢測尾座調整、移動量(liàng)),直至(zhì)所車出的工件兩端尺(chǐ)寸(cùn)經測量一緻(調整車床加工錐度時,可适當考慮車削加工中的刀具磨損,和跟刀(dāo)架支(zhī)撐爪的磨損量)。
四、跟刀架的使用
正(zhèng)确地使用跟刀架可以有效地提高工件(jiàn)的鋼性,避免工件震動,減小工件變形。三支撐爪的跟刀架使用的較為普遍,它的優點是:在車削加工中,跟刀架的三個支撐爪和車刀從四個方向抵住工(gōng)件,使工件上(shàng)下、左(zuǒ)右都(dōu)不能(néng)移動,車削時更加穩定,不易産生振動。
使用跟刀架時,操作者要首先研磨跟刀架的三(sān)個支撐爪(zhǎo)和工(gōng)件之間的接觸面,使其保持良好接觸,和(hé)相同的微小間隙,保持松緊适當并可以(yǐ)自由移動同時,要充分冷卻、潤滑。 如果跟刀架的三個支(zhī)撐爪(zhǎo)和工件接觸太松或不接觸,就(jiù)起不到支撐作用,提(tí)高不了細(xì)長軸的剛(gāng)性,在加工中工件會出現(xiàn)震動。如果支撐爪的壓力過大,或三個支撐爪的壓力不均,工件在切削加工中會出現不穩定(dìng),造(zào)成切削深度不均,工件直徑大小不一,産生“竹節”形。
同時(shí),操作者要注意力集中,密(mì)切觀察跟(gēn)刀架三個支撐(chēng)爪和工件之間(jiān)的松緊(jǐn)變化程度(dù),注意後頂尖和工(gōng)件之間的松緊程(chéng)度并及時做出調(diào)整。
在粗加工和半精加工時,可将跟刀架跟在車刀後面;精加工時(shí)将跟刀架跟在(zài)車刀前面,以避免精加工表面(miàn)被跟刀架(jià)的三個支撐爪劃(huà)傷(shāng),這樣(yàng)可以保證加工出的工件尺寸精度和表面粗(cū)糙(cāo)度達到要求。
五、使用反(fǎn)向走刀切削
反(fǎn)向切削是指在細長軸的車削(xuē)過程(chéng)中,車刀從(cóng)車床卡盤方向向尾架方向進給加工,這(zhè)樣,切削加工過程中産生(shēng)的軸向切削力使細長軸受拉并由尾座承受,可以防止和減小(xiǎo)工件的震動,消除軸向切削力引起的彎曲變形。 具體的方法是:可先(xiān)用合金60°車刀在靠近(jìn)卡盤的一(yī)端車出一段基圓,然(rán)後将跟刀架支撐在基圓上,車刀在跟刀(dāo)架前面,在基圓上輕輕對刀,達到深(shēn)淺合适、直徑尺寸一緻,然後就可以直接走刀(dāo)進行切削加工。
六、充(chōng)分使用冷卻潤滑液
冷卻潤滑液的作用(yòng)非常大,一般使用15%的乳化液。它能快速吸收(shōu)并帶走大(dà)量的切削熱,降低(dī)車刀和工件的溫度,防止(zhǐ)工件的熱變形。細長軸加(jiā)工的一個關鍵問題(tí),就是需要解決工件的熱變形問題。
切削細長軸零件(jiàn)因走刀時間比(bǐ)較長,不可避(bì)免的會出現車刀和跟刀(dāo)架支撐爪的(de)磨損,這就對切削加工造成很大的影(yǐng)響,冷卻潤滑液(yè)可以滲透到工件和刀具、工件和跟刀架之間,形成一層保護膜,減小工件和刀具之間、工件(jiàn)和跟刀架支撐爪之(zhī)間、刀具和鐵屑之間的摩擦,降低(dī)切削力和切削熱,減少(shǎo)刀具和跟刀架支撐爪的磨損,提高(gāo)工件的表(biǎo)面質量。同時,它還能提高斷屑效果,将鐵(tiě)屑快速沖走,使切(qiē)削(xuē)加工順利(lì)進行(háng)。
七、合(hé)理使用刀具
合理使用刀具可以減小切削力、切(qiē)削熱、減小震(zhèn)動和(hé)彎曲(qǔ)變形,保持車刀鋒利(lì)可以有效(xiào)地減少切削熱,使切削加工順(shùn)利進行,刀具常用合金牌号YT15的60°車刀。
車刀(dāo)要選取(qǔ)較大的前角(jiǎo)15°~30°以保持車刀鋒利。同時,為增大(dà)前角可以将車刀裝得略高于工件中心,使後角減小可以使(shǐ)車刀後面對工件起(qǐ)到支撐(chēng)作用,減小工件的(de)震動。 車刀要增大主(zhǔ)偏(piān)角,可以減小徑向(xiàng)力,減小彎曲變(biàn)形。為提高已加工表(biǎo)面的質量,使鐵(tiě)屑流待加工表(biǎo)面,刀具刃傾角應選為正值。為使切屑順利卷曲、折斷,前刀面應磨出斷屑槽,刀尖圓弧盡可(kě)能減小,以減小切削力。
八、合理選擇切削用量
加工細長軸要盡量選擇(zé)中、低轉速,減小離心力,從而減(jiǎn)小工件的彎曲變形。切削用量選擇的是否合理,對切削過程中産生的切削(xuē)力的(de)大小、切削熱的多少是不同的(de),因此對車削細長軸時引起的變形也是不同的。
1.切(qiē)削深度
随着切削深度的增大,車時産生(shēng)的切削力、切削熱随之(zhī)增大,引起細長軸的受(shòu)力、受(shòu)熱變形也增大。因(yīn)此在車削細長軸(zhóu)時,操作者應盡(jìn)量減小(xiǎo)切削深度。
2.進給量
進給量增大(dà)會使切削厚度增(zēng)加,切削力增大。但切削力不是按正比增大,因此細長軸的受力變形系數有所下降。如(rú)果從提高切削效率的角度(dù)來看,增大進給量比增大切(qiē)削深(shēn)度有利。
3.切削速度
提高切削速(sù)度有利于降低切削力。這是因為,随着切削速度的(de)增(zēng)大,切削溫度提高,刀具與工件之間的(de)摩擦力減小,細長(zhǎng)軸的受力變形減小。但切削速度過高容易(yì)使細長軸在離心力作用下出現彎曲(qǔ),破(pò)壞切削過程的平穩性,所以(yǐ)切削速度應(yīng)控制在一定範(fàn)圍。對長徑比較大的工件,切削速度要适當降低。
細長(zhǎng)軸的加工技(jì)術雖然較難掌握,但隻要找出規律,不斷總結經驗,仍然(rán)可(kě)以加工出合格的細長(zhǎng)軸工件。 當然(rán)先進社(shè)會是個效率社會,競争無處不在,普通車(chē)床加工(gōng)細長軸還将長期存在,但是在大批量生産中,普通車床+銑端面打(dǎ)中(zhōng)心孔機床方式(shì),或(huò)者數控銑端面打中心孔機床+數控(kòng)車床的方式已經成為當(dāng)前細長(zhǎng)軸加(jiā)工的主流。