幹[Gan]車床的都知道,細長軸加工是(Shi)一個比較難的加工,如何[He]用普通車床(Chuang)加工細長軸也是一個[Ge]車工[Gong]具備的一項技能之一,山(Shan)東友泰是一家專門以(Yi)軸件加工機床為研發(Fa)方(Fang)向的機床廠(Chang)家,筆者走訪很多客戶将一些客戶(Hu)的實際加工技(Ji)巧分[Fen]享給[Gei]大家。
一、對于軸(Zhou)件的加工[Gong]來(Lai)說,第一個肯定就是定位基準的加工(Gong)了,當前國内[Nei]軸件批量生(Sheng)的時[Shi]候大多數企業都采[Cai]用了[Le]銑端面[Mian]打中心[Xin]孔機(Ji)床這一款專門加工細長軸第一工[Gong]序[Xu]的[De]機(Ji)床,效率高,精[Jing]度好,為後續無論普通(Tong)車床,還是數控車(Che)床都提供了非常标[Biao]準的工件,但是(Shi)少數(Shu)企業還是在使[Shi]用普通車床(Chuang)加工,當然了用普通車床也能夠完成(Cheng)細長[Zhang]軸工件加工第一工序車中心[Xin]架位、車端面、鑽(Zuan)中心[Xin]孔工序,隻是效率上(Shang)稍微低點。
為了能夠在細[Xi]長軸兩端軸[Zhou]徑上加工(Gong)出圓柱度和粗(Cu)糙度較高的中心(Xin)架位,為下一步車端面、鑽中心[Xin]孔(Kong)打好基礎,一[Yi]般的機械加工車間都會制(Zhi)作了尾座[Zuo]夾頭,其原理類似于四爪卡盤。尾座夾[Jia]頭的一端安(An)裝在莫氏[Shi]5号活頂尖上,夾(Jia)頭内徑、錐度與活頂(Ding)尖[Jian]外(Wai)徑、錐度實配(Pei),夾頭的另一端孔徑、比零件毛[Mao]坯尺寸(Cun)大15mm~20mm,深50mm,并(Bing)在對稱位置打4個M16~M20頂絲孔(如用[Yong]3個頂絲不易(Yi)調整、找正工件)。使[Shi]用四爪卡盤裝夾工(Gong)件,依靠車床[Chuang]前端的四爪[Zhao]卡盤和尾座夾頭的四個頂絲(Si)固定調(Diao)正工(Gong)件位置,這種方法方便、實用、好操作(Zuo),俗稱“借餘量”,可以很好(Hao)地避免出現(Xian)因工件毛坯[Pi]的彎曲變[Bian]形造成影響正常加工的問題。
1.車兩端中(Zhong)心架位
工件(Jian)調正位置後,操作者依次車[Che]出細長軸兩端的中心架[Jia]位,并保證兩端[Duan]中心架位外徑(Jing)尺寸一緻,以便于中心架[Jia]的安(An)裝和調整,同時[Shi],要保證所[Suo]車出(Chu)的中心架[Jia]位表面粗糙度和圓柱度精度,否則(Ze)會影響工件下一步[Bu]的加工精(Jing)度。
工件經過裝夾後,我們在車[Che]床上首先就是要将細長軸兩端的中心[Xin]架位車出來,同時要[Yao]保障兩端中心架位外徑尺寸(Cun)的一緻性,方便中心架的[De]安裝[Zhuang]和調整,還要保障所車中心架位(Wei)的表面(Mian)粗糙度和圓柱精度[Du],不然影響下一個工序加工精[Jing]度,在使用數控雙端面打中心孔機床的廠家,這個工序就不是(Shi)一個很難的工序(Xu)了,當然他們[Men]一般是頂着中心孔來加工,兩端的夾持位(Wei)同時加工,精度一緻性也非常好,在細長軸加(Jia)工如果需要(Yao)中[Zhong]心架位,在銑端[Duan]面打中心孔這個工序下一道[Dao]工(Gong)序加工中心架位,效率和精[Jing]度也是非常高的。
2.車端面、鑽中心孔、車卡盤裝(Zhuang)夾位置
這個工(Gong)序是所有軸件[Jian]加工中,最重要的一個工序,加[Jia]工軸(Zhou)件越複雜,加工工序越多[Duo],越需要這個工[Gong]序來保障[Zhang]以後每個工件的(De)車(Che)削精(Jing)度,和最大可能的提高細長軸加工[Gong]效率[Lü],在數控銑端面[Mian]打中心(Xin)孔機床中,我[Wo]們将工件直(Zhi)接放在[Zai]機床[Chuang]上,完成加工就[Jiu]可以了,但是在普通車床上,我們要先加(Jia)上中心架,研(Yan)磨中心[Xin]架三個支撐抓與工件的(De)接觸面,調整支[Zhi]撐抓的位[Wei]置,讓工件[Jian]旋(Xuan)轉中心與機(Ji)床軸心重合,還要注意的就是支撐抓與(Yu)工件[Jian]外圓要保持[Chi]微小的接觸,在充分注油潤滑、鎖緊[Jin]中心架、啟動設備,開始車端面,鑽中心孔,車卡盤夾持位等(Deng),先架上中心[Xin]架[Jia],研磨中心[Xin]架三個支(Zhi)撐爪與工件的接觸面,調[Diao]整支撐爪的位[Wei]置,使工(Gong)件旋轉中心(Xin)與機(Ji)床軸(Zhou)心重合,并使支撐爪(Zhao)與工件外(Wai)圓(Yuan)保持微小間隙接觸,充分注油潤滑、鎖(Suo)緊中[Zhong]心架、啟動設備[Bei],然後,開始車端面、鑽中心孔、車出卡盤裝夾位(Wei)置。 這樣操作的優點是:中心架(Jia)位粗糙度和圓(Yuan)柱度精[Jing]度高,支[Zhi]撐工件牢固、穩定、調整方便,材(Cai)料毛坯如有彎(Wan)曲變[Bian]形等[Deng]缺陷(Xian)容易校正,車端面鑽(Zuan)中心孔的質量高[Gao],并且不易打刀、不易折(She)斷中心鑽。在實[Shi]際生産中,有時鑽出的中心孔[Kong]為橢圓形或為棱形,原因就是由于[Yu]中心架位精度不高造成[Cheng]的。 做這些工作[Zuo]對工作人員的加工技能要求蠻高的,操作比較繁(Fan)瑣,但是沒辦法,普車效率(Lü)就這樣,但(Dan)是好(Hao)在能加工。如果使用數控銑端面[Mian]打中心孔機(Ji)床(Chuang),效率就提升很多了,在設定好夾持(Chi)位後,直接将細長軸放(Fang)入雙向夾具[Ju]中(Zhong),自動定中心[Xin],定(Ding)位,對刀,關(Guan)門,啟動程序,套車夾[Jia]持位(Wei),兩端中心孔,兩個端面同[Tong]時加工效[Xiao]率大大提高,降低[Di]工人勞動(Dong)強度和技術要求,解放工(Gong)人,效率自然就高了,有點(Dian)跑題了,本(Ben)文(Wen)重點還是介紹,普通車床細長(Zhang)軸的加工技巧。
二、裝[Zhuang]卡工件方式
在工件同軸度要求不是特别高的情(Qing)況[Kuang]下,車削(Xue)細長軸通常采用一卡一頂[Ding]裝[Zhuang]夾的方法,這樣夾緊力大、便于調正(Zheng),工件的剛性好[Hao],同時配合(He)使用跟刀架做輔助支撐(Cheng),需要[Yao]注意的是:卡盤(Pan)夾持工件的長(Zhang)度要盡可[Ke]能縮[Suo]短,并盡量多[Duo]倒一至兩次[Ci]頭,以(Yi)提高卡盤爪夾緊面與工件頂尖孔的同軸度[Du],消除過定位對[Dui]工件[Jian]造成的扭[Niu]曲(俗稱别(Bie)勁),也可以[Yi]在卡盤爪和(He)工件之間纏一圈[Quan]鋼絲并研磨頂尖孔。
後頂尖應選用彈性活頂尖,減少細長(Zhang)軸受熱後的伸長(Zhang),避免因工[Gong]件受熱産生的[De]熱彎曲變形,使切削加工順利,保證零件的加[Jia]工質量。
三、調整[Zheng]車床加工錐度
在加工細長軸之前,操作者必須(Xu)首先調整車床加工錐度,使車床(Chuang)主軸旋轉[Zhuan]中心與尾座頂[Ding]尖中心一緻。隻有把車床加工(Gong)錐度消除了,跟刀架才能正常[Chang]的使用(Yong),加工出的細(Xi)長軸質量[Liang]、精度才能達到[Dao]要求。
具體方[Fang]法(Fa)是:先[Xian]車削靠車床尾座零件一[Yi]端的一段外徑,再車削鄰[Lin]近卡盤處零件的一段外徑,保持中拖闆進刀刻度[Du]一緻(Zhi),然後用外[Wai]徑千分[Fen]尺測量兩端外徑[Jing]尺寸,根據兩端尺寸調整尾[Wei]座(可用磁力表檢測尾座調整、移動量[Liang]),直至所車出的工件兩端尺寸(Cun)經測量(Liang)一緻(調整車床加工錐[Zhui]度時,可适當考(Kao)慮車削加工中的刀具磨損,和[He]跟刀架[Jia]支撐爪的磨(Mo)損量)。
四、跟刀(Dao)架的使(Shi)用
正确地使用跟刀(Dao)架可以有效地提高工(Gong)件的鋼性,避(Bi)免工件震動,減小工件變(Bian)形。三支撐爪[Zhao]的(De)跟刀架使用的較為普遍(Bian),它的優點是:在車削加(Jia)工中,跟刀架的三[San]個支撐爪和車刀從四個方向抵[Di]住工件,使工(Gong)件上下、左右(You)都(Dou)不能移動[Dong],車削時更加穩定,不易産生振動(Dong)。
使用跟刀架時,操[Cao]作者要首先研磨跟刀架的三個支(Zhi)撐爪和工件之間的接觸面,使其保持良好接(Jie)觸,和相同的微小間(Jian)隙,保持松緊适當并(Bing)可以自由移動同[Tong]時,要充分冷卻、潤滑。 如果(Guo)跟刀架的三(San)個支撐爪和工件[Jian]接觸太[Tai]松或不接(Jie)觸,就起不[Bu]到支撐[Cheng]作用,提高不了細[Xi]長軸的剛性,在加[Jia]工(Gong)中工件會出現(Xian)震動。如(Ru)果支撐爪的壓力過大,或三個支撐爪(Zhao)的壓力不均,工(Gong)件在切削加工中會出現不穩定,造成切(Qie)削深度不均,工件直徑[Jing]大小不一,産[Chan]生“竹[Zhu]節”形[Xing]。
同時,操作者[Zhe]要注意力集[Ji]中,密[Mi]切觀[Guan]察(Cha)跟刀架三個[Ge]支撐(Cheng)爪和工(Gong)件(Jian)之間的松緊變[Bian]化程度(Du),注意後(Hou)頂尖和工件之間的松緊程度[Du]并及時做出[Chu]調整。
在粗加(Jia)工(Gong)和半精加[Jia]工時,可将跟刀架跟在車刀後面[Mian];精加[Jia]工時将跟刀架跟在車刀(Dao)前面,以避免精加工(Gong)表面被跟[Gen]刀架的(De)三個支撐爪[Zhao]劃傷,這樣可[Ke]以保證加工出的工件尺(Chi)寸精度[Du]和表(Biao)面[Mian]粗糙度達到要求。
五、使用反向走刀切削
反向切[Qie]削是指在細(Xi)長軸的車削過程中,車刀從(Cong)車床卡盤方向向尾架(Jia)方向進給加工,這樣,切削加工[Gong]過[Guo]程中[Zhong]産生的軸(Zhou)向切削力[Li]使細(Xi)長[Zhang]軸受拉并由尾座承受,可以防止和減小工(Gong)件的震動,消除軸向切削力(Li)引[Yin]起的彎曲變形。 具體的方法是:可先用合(He)金60°車刀在靠近卡盤的一端車出一[Yi]段基圓,然後将跟刀架支撐在基圓上,車刀在跟刀架前面,在基圓(Yuan)上輕輕對刀,達到深(Shen)淺合(He)适、直徑尺寸一[Yi]緻,然後[Hou]就可以直接走刀進行(Hang)切削加工。
六、充分使用冷卻潤滑液
冷卻潤滑(Hua)液的[De]作用非常大,一般使用15%的乳化液。它能快[Kuai]速吸收并帶走大量的切削熱,降低車刀和工(Gong)件[Jian]的溫度,防止工(Gong)件的熱變形[Xing]。細長[Zhang]軸加工[Gong]的(De)一個關鍵[Jian]問題,就是需要解決工件的熱變形[Xing]問題。
切削細長軸零件因[Yin]走刀時間比較長,不[Bu]可避免(Mian)的會出現車[Che]刀和跟刀架支撐爪[Zhao]的(De)磨損,這就對切削(Xue)加工造成很大的(De)影響,冷卻潤滑液[Ye]可以滲透到[Dao]工件和刀具(Ju)、工件和跟[Gen]刀架之間,形成一層保護膜,減小工(Gong)件和刀具之間[Jian]、工(Gong)件和跟刀架(Jia)支撐(Cheng)爪之間(Jian)、刀具和鐵屑之間(Jian)的摩擦,降(Jiang)低切削力[Li]和切削熱,減少(Shao)刀具和跟[Gen]刀架支撐爪的(De)磨損,提高工件[Jian]的表面質量。同時,它[Ta]還[Hai]能提高斷屑效果(Guo),将鐵(Tie)屑快速沖走,使[Shi]切削加工(Gong)順利[Li]進行(Hang)。
七、合理使用刀具
合理使用刀[Dao]具可以減(Jian)小切削力、切[Qie]削熱、減小震(Zhen)動和彎曲變形,保持[Chi]車刀鋒利可以[Yi]有[You]效地減少切削[Xue]熱(Re),使切削加(Jia)工順利進行,刀具常用(Yong)合金牌[Pai]号YT15的60°車刀。
車刀要[Yao]選取較大(Da)的[De]前角15°~30°以保持車刀鋒利。同時,為增[Zeng]大前角可以(Yi)将車刀裝得略高于工件中心[Xin],使後角減小可[Ke]以使車刀後(Hou)面對工[Gong]件(Jian)起到支撐作用,減小工件的震動。 車刀(Dao)要增大主偏角,可以[Yi]減小徑向力,減小(Xiao)彎曲變形。為提高已加[Jia]工表面的質量[Liang],使鐵屑流待加(Jia)工(Gong)表面,刀[Dao]具刃傾角[Jiao]應選為正[Zheng]值。為(Wei)使切屑順(Shun)利卷[Juan]曲、折斷,前[Qian]刀面應磨出斷(Duan)屑槽,刀尖圓弧(Hu)盡可能減小,以[Yi]減小[Xiao]切削力。
八、合理選擇[Ze]切削用量
加工細長(Zhang)軸要盡量[Liang]選擇(Ze)中、低(Di)轉速,減小(Xiao)離心力,從而減小工件的彎曲變[Bian]形。切削用量(Liang)選擇的是否合(He)理,對切[Qie]削[Xue]過程(Cheng)中産生的切削(Xue)力的大小、切削(Xue)熱的多少是不同的,因此(Ci)對車削(Xue)細長[Zhang]軸時引(Yin)起的變形也是不同的。
1.切削深(Shen)度
随着切削深度的增大,車[Che]時(Shi)産生的切削力[Li]、切削[Xue]熱随之增大,引起細長軸(Zhou)的受力、受熱變[Bian]形也增大。因此[Ci]在車削細長軸時,操作者[Zhe]應盡量減小切削深(Shen)度。
2.進給量
進給量增大會(Hui)使切削厚[Hou]度增加,切(Qie)削力增大。但切削力不是按正(Zheng)比增大,因此細長軸的受力變(Bian)形系數[Shu]有所下[Xia]降(Jiang)。如果從提高切削[Xue]效率的角度來看,增大進給量比增[Zeng]大切削深度有利。
3.切削速[Su]度
提高切削速度有利于降低切削力。這是因為,随着切削速[Su]度[Du]的增大(Da),切削(Xue)溫度(Du)提高,刀具與工件(Jian)之間的摩擦力減(Jian)小,細長軸的受力(Li)變形[Xing]減小。但切削[Xue]速度過高[Gao]容易使細長軸在離心力作用下出現彎(Wan)曲,破壞切削過程的(De)平穩[Wen]性,所以切削速(Su)度應控制[Zhi]在一定範圍(Wei)。對長徑比較大的(De)工件,切(Qie)削速度[Du]要适當降低。
細長軸的加(Jia)工技(Ji)術雖然較難掌握,但隻要找出[Chu]規律(Lü),不斷總結[Jie]經驗,仍然可以(Yi)加工出合格的[De]細長軸工件[Jian]。 當然先進社會是個效率社會,競(Jing)争無處不在,普[Pu]通車床加工細長軸還(Hai)将長[Zhang]期存在,但是[Shi]在大批量生産中(Zhong),普[Pu]通車床+銑端面[Mian]打[Da]中(Zhong)心孔機床[Chuang]方[Fang]式,或者(Zhe)數控銑端面打中心孔機床(Chuang)+數控車[Che]床的方式[Shi]已經成為當前細[Xi]長軸加工的主流(Liu)。