为机床工具企业提供深度市场分析                     

用户名:   密码:         免费注册  |   点击 进入企业管理  |   申请VIP  |   退出登录  |  

English  |   German  |   Japanese  |   添加收藏  |  

车床 铣床 钻床 数控系统 加工中心 锻压机床 刨插拉床 螺纹加工机床 齿轮加工
磨床 镗床 刀具 功能部件 配件附件 检验测量 机床电器 特种加工 机器人

捷太格特
搜索
热门关键字:

数控机床

 | 数控车床 | 数控系统 | 滚齿机 | 数控铣床 | 铣刀 | 主轴 | 立式加工中心 | 机器人
      用户频道:    应用案例 |  汽车 |  模具 |  船舶 |  电工电力 |  工程机械 |  航空航天 |  仪器仪表 |  通用机械 |  轨道交通 |  发动机加工 |  齿轮加工 |  汽轮机加工
您现在的位置:数控机床市场网> 专题>细长轴加工技术与工艺专题
阀杆(细长轴)的车削加工
Dec 26, 2012  来源:  作者:宁夏银星能源股份吴忠仪表公司 吕文斌

      1 引言

 

      在机械加工过程中,有很多零件长度与直径之比大于25,通常把这类零件称之为细长轴,如车床上的丝杠、光杠,调节阀中的阀杆等。由于细长轴刚性很差、车削加工时受切削力、切削热和振动等的作用和影响,极易产生变形,出现直线度、圆柱度等超差,不易达到图样上的形位精度和表面质量等技术要求,使切削加工很困难。L/d值越大,车削加工越困难。因此,车削细长轴的关键技术是防止加工中的弯曲变形,为此必须从夹具、机床辅具、工艺方法、操作技术、刀具和切削用量等方面采取措施。

 

      2 车削细长轴的主要措施

 

      2.1 改进工件装夹方法

 

      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1 所示。

 

      Px—工件在轴向的受力;Pr—工件在径向的受力

 

1 一夹一顶装夹方式的改进

 

      2.2 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。跟刀架为车床的通用附件,它用来在刀具切削点附近支承工件并与刀架溜板一起作纵向移动。跟刀架与工件接触处的支承一块一般用耐磨的球墨铸铁或青铜制成,支承爪的圆弧,应在粗车后与外圆研配,以免擦伤工件,采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力和工件自重的影响,从而减少切削振动和工件变形,但必须注意仔细调整,使跟刀架的中心与机床顶针中心保持一致。

 

      2.3 采用轴向拉夹法车削细长轴

 

      采用跟刀架和中心架,虽然能够增加工件的刚度,基本消除径向切削力对工件的影响。但还不能解决轴向切削力把工件压弯的问题,特别是对于长径比较大的细长轴,这种弯曲变形更为明显。因此可以采用轴向拉夹法车削细长轴。轴向夹拉车削是指在车削细长轴过程中,细长轴的一端由卡盘夹紧,另一端由专门设计的夹拉头夹紧,夹拉头给细长轴施加轴向拉力,如图2 所示。

 

 

2 轴向夹拉车削及力学模型

 

      在车削过程中,细长轴始终受到轴向拉力,解决了轴向切削力把细长轴压弯的问题。同时在轴向拉力的作用下,会使细长轴由于径向切削力引起的弯曲变形程度减小;补偿了因切削热而产生的轴向伸长量,提高了细长轴的刚性和加工精度。

 

      2.4 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3 所示。

 

 

3 反向切削法加工及力学模型

 

      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。

 

      2.5 采用双刀车削法

 

      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,如图4 所示。

 

4 双刀加工及力学模型

 

      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。

 

      2.6 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。

 

      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。

 

      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。

 

      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。

 

      车削细长轴时,切削用量应比普通轴类零件适当减小,用硬质合金车刀粗车,可按表1 切削用量,精车时,用硬质合金金车刀车削φ20mm~φ40mm,长1000mm- 1500mm细长轴时,可选用f=0.15- 0.25mm/r,t=0.2mm- 0.5mm,v=60m/s- 100m/s

 

1

 

      2.7 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。

 

      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°。

 

      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。

 

      刃倾角(λs)倾角影响着车削过程中切屑的流向、刀尖的强度及3 个切削分力的比例关系。随着刃倾角的增大,径向切削力明显减小,但轴向切削力和切向切削力却有所增大。刃倾角在- 10°~+ 10°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,常采用正刃倾角+3°~+10°,以使切屑流向待加工表面。为减少径向切削力,宜选用较大主偏角;前刀面应磨出R=1.5mm- 3mm 的断屑槽,前角一般取γ=15°- 30°;刃倾角λs 取正值,使切屑流向待加工表面;车刀表面粗糙度值要小,并经常保持切削刃锋利。

 

      3 结论

 

      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。

    投稿箱:
        如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表,或进行资讯合作,欢迎联系本网编辑部, 邮箱:skjcsc@vip.sina.com
名企推荐
山特维克可乐满
哈斯自动数控机械(上海)有限公司
西门子(中国)有限公司
哈挺机床(上海)有限公司
北京阿奇夏米尔技术服务有限责任公司
陕西秦川机械发展股份有限公司