幹車床(chuáng)的都知道(dào),細長軸加工是一個比較難的加工,如何(hé)用普通車床加(jiā)工細(xì)長軸也是一個車工具備的一項技能之一,山東友泰是一家專門以軸件加工機床為研發(fā)方向的機床廠(chǎng)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、對于軸件的加工(gōng)來說,第一個肯(kěn)定就是定(dìng)位基準的加工(gōng)了,當前國内軸件批量生的時候大多數企業都采(cǎi)用了銑端面打(dǎ)中心孔機床這一款專門加工(gōng)細長(zhǎng)軸第一工序的機床,效(xiào)率高,精(jīng)度好(hǎo),為後續無論普通車床,還是數控車床都提供了非常标準的工件,但是(shì)少數企業還是在使用普通車床加工(gōng),當然了(le)用普通車(chē)床也能夠完成細長軸工件加(jiā)工第一工序車中心架位、車端面、鑽中心孔工序,隻(zhī)是效率上(shàng)稍微低點。
為了能夠(gòu)在細長軸兩端軸徑上加工出(chū)圓柱度和粗糙度較高(gāo)的中心架位,為下一步(bù)車端(duān)面(miàn)、鑽中心孔打好基礎,一般的機械加工車間都會制作了尾座夾頭,其原理類似于四爪卡盤。尾座夾頭的一端安裝在莫氏(shì)5号活頂尖上,夾頭(tóu)内徑、錐度(dù)與活頂尖外徑、錐度實配,夾頭的另一端孔(kǒng)徑(jìng)、比零件毛坯尺寸大15mm~20mm,深50mm,并(bìng)在(zài)對稱(chēng)位置打4個M16~M20頂(dǐng)絲孔(kǒng)(如用(yòng)3個頂絲不易調整、找正工(gōng)件)。使(shǐ)用四爪卡盤裝夾工件,依靠車床前端的四爪卡盤和尾座夾(jiá)頭的四個(gè)頂絲固定調正工件位置(zhì),這(zhè)種方法(fǎ)方(fāng)便、實用、好操作,俗稱“借餘量”,可以(yǐ)很好地避免出現因工件毛坯(pī)的彎曲變形造成影響正常加工的問題(tí)。
1.車兩端中心架位
工件調正位置後,操作者依次車出細長軸(zhóu)兩端的中(zhōng)心架位,并保證兩端(duān)中心架位外徑尺寸(cùn)一緻,以(yǐ)便于中心架的安裝和(hé)調整(zhěng),同時,要保證所車出的中心架位表面粗糙度和圓柱度精度,否則會影響工件下一步的加工精度。
工件經(jīng)過裝夾後,我們在車床上首先就是(shì)要将細長軸兩端的中心架位車出來,同時要保障兩(liǎng)端中心架位外徑尺寸的一緻性,方便中心架的(de)安裝和調整,還要保障所(suǒ)車中心架位的表(biǎo)面粗糙度和圓柱精(jīng)度(dù),不然影響(xiǎng)下一個工序加工精度,在使用數控雙端面打中心孔機床的廠家,這個工序就不(bú)是一個很難的工序(xù)了,當然他們一般是頂着中心孔來(lái)加工,兩端的夾(jiá)持(chí)位同時加工,精度一緻性也(yě)非常好,在細長軸加(jiā)工如(rú)果需要中心架位(wèi),在銑端面打中心(xīn)孔這個工序下一道工序加工中心(xīn)架位,效率和精度也是非常高的。
2.車端面、鑽中心孔、車卡盤裝夾位置
這個工序是所有軸件加工中,最重要的一個工序,加工軸(zhóu)件越複雜,加工(gōng)工序越多(duō),越需要這個工序來保障以後每個工件的車削精(jīng)度,和最大可能的提高細長(zhǎng)軸加(jiā)工(gōng)效率,在數控銑端面打中心孔機床中,我們将工件直接放在機床(chuáng)上,完成加工就(jiù)可以了,但是在普通車床上,我(wǒ)們要先加上中心架,研(yán)磨中心(xīn)架三個支撐抓與工件的接觸面,調整支撐抓(zhuā)的位置,讓(ràng)工件旋(xuán)轉中心與機床軸(zhóu)心重合,還要注意的就是支撐抓與工件(jiàn)外圓要保持(chí)微小的(de)接觸,在充分注油潤滑、鎖緊中心架、啟動(dòng)設備(bèi),開始車端面,鑽中心孔,車卡盤夾(jiá)持位等,先架上中心(xīn)架(jià),研磨中心架三個支(zhī)撐爪與工件(jiàn)的接觸面,調整支撐爪的位(wèi)置,使工(gōng)件旋轉中心與機床軸心重合,并使支撐(chēng)爪與工件外圓保持微小間隙接觸,充分注油潤滑、鎖緊中心架、啟動設備(bèi),然後,開始車端面、鑽(zuàn)中心孔、車出卡盤裝(zhuāng)夾位置。 這樣操作的優點是:中心架位粗(cū)糙度和圓柱度精度高,支撐工件牢(láo)固、穩定、調整方便,材料毛坯如有彎曲變(biàn)形等缺陷容(róng)易校正,車端(duān)面鑽中心孔的質量高,并且不易打刀、不易折斷中心鑽。在(zài)實際生産中,有時(shí)鑽出的中(zhōng)心孔(kǒng)為橢圓形或為棱形,原因就是由于中心架位精度(dù)不高(gāo)造成的。 做這些工作對工作人員的(de)加工技能要求蠻高的,操作比較繁(fán)瑣,但是沒辦法,普車效率就這樣,但是好在能加工。如果使用數(shù)控銑端(duān)面打中心孔機(jī)床,效率就提升(shēng)很多(duō)了,在設定好(hǎo)夾持位(wèi)後,直接将(jiāng)細長軸放(fàng)入雙向夾具中,自動定中心(xīn),定位,對刀,關門,啟動程序,套車夾持位,兩(liǎng)端中心孔,兩個(gè)端面同(tóng)時加工效(xiào)率大大提高(gāo),降低工(gōng)人勞動強度和技(jì)術要求,解放工(gōng)人,效率(lǜ)自然就(jiù)高了,有點跑題了,本文重點還是(shì)介紹,普通車床細長軸(zhóu)的加工技巧。
二、裝卡工件(jiàn)方式
在工件同軸(zhóu)度要(yào)求不是特(tè)别高的情況下,車削細長軸通常采用一卡一頂裝(zhuāng)夾的方法,這樣夾緊力大、便于調正,工件的剛性好,同時配合使用跟刀架做輔助支撐,需要(yào)注意的是:卡盤夾持工件的長度要盡可能縮短(duǎn),并盡量多倒一至兩次頭,以提高卡盤爪夾(jiá)緊面與工件頂尖孔的同軸度,消除過定位對工件造成的扭曲(俗稱别勁),也可以在卡盤爪(zhǎo)和工(gōng)件之間纏一圈鋼絲(sī)并研磨頂尖孔。
後頂尖應選用彈性活頂尖,減少細長軸受熱後(hòu)的伸長,避免因工件受熱(rè)産(chǎn)生的熱彎曲變形,使切削加工順利(lì),保證零件的加工質量。
三、調整車床加工錐度
在加工細長軸之前,操作者必須首先調整車床加工錐(zhuī)度,使車床主軸旋轉中心與尾座頂尖(jiān)中心一緻。隻有把(bǎ)車(chē)床加工錐度消除了,跟刀架才能正常的使用,加工出的(de)細長軸質量、精度才能達到(dào)要求。
具體方法是:先車(chē)削靠(kào)車床尾座零件一端的(de)一段(duàn)外徑,再車削(xuē)鄰近卡盤處零(líng)件的一(yī)段外徑,保持中拖闆進(jìn)刀刻度一緻(zhì),然後用外徑千分尺測量兩端外徑尺寸,根據兩端尺寸(cùn)調整尾座(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寸經測量一緻(調整車床加工(gōng)錐度時,可适當考慮車削加工中的(de)刀具磨損,和跟刀(dāo)架支撐爪的磨(mó)損量)。
四、跟刀架的使用
正确地使(shǐ)用跟(gēn)刀架可以有(yǒu)效地(dì)提高工(gōng)件的鋼性,避免工件震動,減(jiǎn)小工件變形。三支撐爪的跟刀架使用(yòng)的較為普遍,它的(de)優點(diǎn)是:在車削加工中,跟刀架的三個支撐爪和車刀從(cóng)四個方向抵住工件(jiàn),使工件上下、左右都不能移動,車削時更加穩定,不易産生振(zhèn)動。
使用跟刀架時,操(cāo)作者要首先研磨跟刀架的三個支撐爪和工件之間(jiān)的(de)接觸面,使其保(bǎo)持良好接觸,和相同的微小間隙,保(bǎo)持松緊适當并(bìng)可以自由移動同時,要充分冷卻、潤滑(huá)。 如果跟刀架的三(sān)個支撐爪和工件接觸太松或不接觸,就起不到支撐作用,提高不了細長軸的剛性,在加工中工件會(huì)出現震動。如果支撐爪的壓力過大,或三(sān)個支撐爪的壓力不均,工件在切(qiē)削加工中會(huì)出(chū)現不(bú)穩定,造成切削深度不均,工件直(zhí)徑大小不一,産生“竹節”形(xíng)。
同時(shí),操作者要注意力集中(zhōng),密切觀察跟刀架三個支撐(chēng)爪和工件(jiàn)之間的松緊變化程度,注意後頂尖和工件之間的松緊程度并及時做(zuò)出調整。
在粗加工和半精加工時,可将跟刀架跟在車(chē)刀後面;精加工時将跟刀架(jià)跟在車刀前面,以避免精加工(gōng)表面被跟(gēn)刀架的三個支撐爪劃傷,這樣可以保證加工出的工件尺寸(cùn)精度和表面粗糙度達到要求。
五、使用反向走刀切(qiē)削
反向切削是(shì)指在細長軸的(de)車削過程中,車刀從車床卡盤方向向尾架方向進給加工,這樣,切削加工過程中産生的軸向切削力(lì)使細長軸受拉并由尾座承受,可以防止和減小工件(jiàn)的震動,消除軸向切(qiē)削力(lì)引起的彎曲變形(xíng)。 具體的方法是:可先用合金60°車刀在(zài)靠近卡盤(pán)的(de)一端車出一段基圓,然後将跟刀架支(zhī)撐在(zài)基圓上,車刀在(zài)跟刀(dāo)架前面,在基(jī)圓上輕輕對(duì)刀,達(dá)到深(shēn)淺合(hé)适、直徑尺寸一緻,然後就(jiù)可以直接走刀進行切削加工。
六、充分使用冷卻潤滑液
冷卻潤滑液的(de)作用非常(cháng)大,一般使用15%的乳化液。它能快(kuài)速吸收并帶走大量的切(qiē)削熱(rè),降低車刀和工件的溫度,防止工件的熱變形。細長軸加(jiā)工的一個關鍵問題,就是需要解決工件的熱變形問題(tí)。
切削細長軸零件因走刀時間比較長,不可避免的會出現車刀和跟刀架支撐爪的磨損,這就對切削加工造成很大的影響,冷卻潤(rùn)滑液(yè)可以(yǐ)滲透到工件和刀具、工件(jiàn)和跟刀架之間,形成(chéng)一層(céng)保護膜,減小工件和刀具之間、工件和跟刀架支撐爪之間、刀具和鐵屑(xiè)之間的摩擦(cā),降(jiàng)低切削力和切削熱,減少刀具和跟(gēn)刀架支撐爪的磨損,提高工件的表面質量。同時(shí),它還能提高(gāo)斷屑效果(guǒ),将鐵屑快速沖走,使切削加工順利(lì)進行。
七、合理使(shǐ)用刀具
合理使用刀具(jù)可以減小切削(xuē)力、切削熱、減(jiǎn)小震動和彎曲變形(xíng),保持車刀鋒利可以有效地減少切削(xuē)熱,使切削加工順(shùn)利進(jìn)行,刀具常用合金牌号YT15的60°車刀。
車刀要選取較(jiào)大的前角15°~30°以保持車刀鋒利。同時,為增大前角可以将車(chē)刀裝得略高于工件(jiàn)中心,使後角減小可以使車刀後面對工(gōng)件(jiàn)起到支撐作用,減小工件的震動。 車刀(dāo)要增(zēng)大主偏角,可以減小徑向(xiàng)力,減小彎曲變形。為提高已加工表面的質量,使鐵屑流待加工表面,刀具刃傾角應選為正值。為使切屑順利卷曲、折(shé)斷,前刀面應磨(mó)出斷屑槽,刀尖(jiān)圓弧(hú)盡可能減小,以減小(xiǎo)切削力。
八、合理選擇切削用量
加工細長軸要盡量選擇中(zhōng)、低轉速,減小離心力,從(cóng)而減小工件的彎曲變形。切削用量選擇的是(shì)否合理,對切削過程中産生的(de)切削力的大小、切削(xuē)熱的多少是不(bú)同的,因此(cǐ)對車削細長軸時引起的變形也是不同的。
1.切削深度
随(suí)着切削深度的增大,車(chē)時産生的切削力、切削熱随之增大(dà),引起細(xì)長軸的受(shòu)力、受熱變形也增大(dà)。因此在車削細(xì)長軸(zhóu)時,操(cāo)作者(zhě)應盡(jìn)量減小切削深(shēn)度。
2.進給量
進給量增大會使切削厚度增加,切削力(lì)增大。但切削力不是(shì)按正比增大,因此細長軸的受(shòu)力變形系數有所下降。如果從提高切削效率的角度來看,增大進給量比增大切(qiē)削深度有利。
3.切(qiē)削速度
提高切削速度有利于降低切削力。這是因為,随着切削速度的增大,切削溫度提高,刀具(jù)與工件之(zhī)間的摩擦力減(jiǎn)小,細(xì)長軸的受力(lì)變形減小。但切削(xuē)速(sù)度過高容易使細長軸(zhóu)在離心力作用下出現彎曲,破壞切削過程的(de)平穩性,所以切削速度(dù)應控制(zhì)在一(yī)定範圍。對長徑比較大的工件,切削速度要适當降低。
細長軸的加工技(jì)術雖然較難掌握,但隻要找出規律(lǜ),不斷總結經驗,仍然可以加工出(chū)合格的細長軸工件。 當然先(xiān)進社會是(shì)個效率社會,競(jìng)争(zhēng)無處不在,普通車床加工細(xì)長軸(zhóu)還将長期存在,但是(shì)在大批量生産中,普通車床+銑端面(miàn)打中心孔機床方式,或者數控銑端面打中心孔機床+數控車床的方式已經(jīng)成為當前細(xì)長軸加工的主流。