幹車床的都知道,細長(zhǎng)軸加工是一個(gè)比較難的加工,如何用普通車床加工細長軸也是一個車工具備的一項技(jì)能之一,山東友泰是(shì)一家專門(mén)以軸件(jiàn)加工機床(chuáng)為研發(fā)方向(xiàng)的(de)機床廠家,筆(bǐ)者走訪很多客戶将一些客戶的實際加工技巧分享給大家。
一、對于軸件的(de)加工來說,第一個肯(kěn)定(dìng)就是定(dìng)位基(jī)準的加工了,當前國内軸(zhóu)件批量(liàng)生的時候大(dà)多數企業都采用了銑端面打中心(xīn)孔機(jī)床這一款專(zhuān)門加工(gōng)細長軸第一工序(xù)的機床,效率高,精度好(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,但是少數(shù)企業還是在使用(yòng)普通車床加工,當然了用普(pǔ)通車床也能夠完成細長(zhǎng)軸工件加工第一工序車中心架位、車端面、鑽中心(xīn)孔工序,隻是效率上(shàng)稍微(wēi)低點(diǎn)。
為了能夠在細長軸兩端軸徑上加(jiā)工出圓柱度和粗糙(cāo)度較(jiào)高的中心架位,為下一步車端面、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(ān)裝在莫氏5号(hào)活頂(dǐng)尖上,夾頭内徑、錐度與活頂尖外徑、錐度實配,夾頭(tóu)的另一端孔徑、比(bǐ)零件毛(máo)坯尺寸大15mm~20mm,深50mm,并在對(duì)稱位置打4個M16~M20頂絲孔(如(rú)用(yòng)3個頂(dǐng)絲不易調整、找(zhǎo)正工件)。使用四爪卡盤裝(zhuāng)夾工件,依靠車床前端的四爪卡盤和尾座夾頭的四個頂絲固定(dìng)調正工件位置,這種(zhǒng)方法方便、實用、好操作,俗稱“借餘量”,可以(yǐ)很好(hǎo)地避免出現因工件毛坯的彎曲變形造成影響正常加工的問題。
1.車兩(liǎng)端中心架位
工件調正(zhèng)位置後,操作者依次車出細長(zhǎng)軸兩端的中心架(jià)位,并保證兩端中心(xīn)架位外徑尺寸一緻,以便于中(zhōng)心架的安裝和調整,同時,要保證所車出(chū)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(yī)步的加工精度。
工件經(jīng)過裝夾後,我們在車床上首先就是要将細長軸兩端的(de)中心架位車出來,同時要保障(zhàng)兩端中心架位外徑(jìng)尺寸的一(yī)緻性,方便中心架的安(ān)裝(zhuāng)和調(diào)整,還要保障所車中(zhōng)心架位的(de)表面粗糙度和(hé)圓柱精度,不然影響下一(yī)個工序加工精度,在使用數控(kòng)雙端(duān)面打中心孔機床的廠家,這個工序就不是一(yī)個很難的工序了(le),當然他們一般是頂着中心孔來(lái)加工(gōng),兩端的夾持位同(tóng)時加工,精度一緻性也(yě)非常(cháng)好,在(zài)細長(zhǎng)軸加工如果需要中心架位,在銑端(duān)面打中心孔這個工序下(xià)一道工(gōng)序加(jiā)工中心架位(wèi),效率和精度也是(shì)非常高的。
2.車端面、鑽中心孔、車卡盤裝夾位置
這個工(gōng)序(xù)是所有軸件加工中,最重要(yào)的一(yī)個工序,加工軸件越(yuè)複雜,加工(gōng)工序越多,越需要這個工序來保障以後(hòu)每個工件的車削(xuē)精度,和最大可(kě)能(néng)的提(tí)高細長軸加工效率(lǜ),在數控銑(xǐ)端面打中心孔機(jī)床中,我們将工件直接放在機床上,完成加工就可以(yǐ)了,但是在普通車床上,我們要(yào)先加上中心架,研磨中(zhōng)心架三個支撐抓與工件的接觸面,調(diào)整支撐抓的位置,讓工件旋轉(zhuǎn)中心與機床軸心重(zhòng)合,還要注意的就(jiù)是(shì)支撐抓(zhuā)與工件(jiàn)外圓要保持微小(xiǎo)的(de)接觸,在充分注(zhù)油潤滑、鎖緊中心架、啟動設備(bèi),開始(shǐ)車端面,鑽中心孔,車卡盤(pán)夾持位(wèi)等,先架上中心架,研磨(mó)中心架三個支(zhī)撐爪(zhǎo)與工件的接觸面,調(diào)整支撐爪的位置,使(shǐ)工件旋(xuán)轉中心(xīn)與機床軸心重(zhòng)合,并使支撐爪與工件外圓保(bǎo)持微小間隙接觸,充(chōng)分注油潤滑、鎖緊中(zhōng)心架、啟動設備,然後,開始車端面、鑽中心孔、車出卡盤裝夾位置。 這樣操作的優點是:中心架位粗糙度和圓柱度(dù)精度高,支(zhī)撐工(gōng)件牢固、穩定、調整(zhěng)方便,材料毛坯如有彎曲變形等(děng)缺(quē)陷容易校(xiào)正,車端面鑽中心(xīn)孔的質量高,并且(qiě)不易打刀、不易折斷中心鑽。在實際生(shēng)産中,有(yǒu)時鑽出(chū)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(zuò)這些工作對工作人員的加工(gōng)技能要求蠻高的,操(cāo)作(zuò)比較繁瑣,但是沒(méi)辦法,普車效率(lǜ)就這(zhè)樣,但是(shì)好(hǎo)在能加工(gōng)。如果使用(yòng)數控銑端面打中心孔(kǒng)機床,效(xiào)率就提升很多了,在設定好夾持位後,直接将細長軸放入雙(shuāng)向夾具中,自動(dòng)定中心(xīn),定位,對(duì)刀,關門,啟動程(chéng)序,套車夾持位(wèi),兩端中心(xīn)孔,兩個端面同時加工效率大(dà)大提高,降低(dī)工人勞動強度和技術要求,解放工人,效(xiào)率自(zì)然就高了,有點跑題了,本文重點(diǎn)還是介紹(shào),普(pǔ)通車床細長軸的加工(gōng)技巧。
二(èr)、裝卡工(gōng)件方式
在工件同軸度要求不是特别高的情況下,車削細長軸通常采用一卡一頂裝夾的(de)方法,這樣(yàng)夾緊(jǐn)力大、便于調正,工(gōng)件的剛性好,同時配合使用跟刀架做輔助支撐,需(xū)要注意(yì)的是:卡盤夾持工件的長度要盡可能縮短,并盡(jìn)量多倒一至兩次頭,以提高卡盤爪夾緊面與工件頂尖孔(kǒng)的同軸度,消除過定位對工件(jiàn)造成的(de)扭曲(俗稱(chēng)别勁),也可以在卡盤爪和工件之間纏一圈鋼絲并研磨頂(dǐng)尖孔。
後頂(dǐng)尖應選用彈(dàn)性活頂(dǐng)尖,減(jiǎn)少細長軸受熱後的伸長(zhǎng),避免(miǎn)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(líng)件的加工質量。
三、調整車床(chuáng)加(jiā)工錐(zhuī)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(shǐ)車床主軸旋轉中心(xīn)與尾座頂尖中心一緻。隻有把(bǎ)車床加工錐度(dù)消除(chú)了,跟刀架才能正常的使用(yòng),加工出的(de)細長軸質量、精度才能達到要求(qiú)。
具(jù)體方法是:先車削靠(kào)車床尾座零件一端的一段外徑(jìng),再車削鄰近卡盤(pán)處零件的一段外(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(duān)外徑尺寸,根據兩端尺寸調整(zhěng)尾座(可用磁力表檢測尾座調整、移動量(liàng)),直至所車出的工件(jiàn)兩端尺寸經測量一緻(調(diào)整車床加工錐度時,可适當考慮車(chē)削加工中的刀(dāo)具磨損,和跟刀架支撐(chēng)爪的磨損量)。
四、跟刀架的使用
正(zhèng)确地使用跟刀架可(kě)以有效地提高工件的鋼性,避免(miǎn)工件震動,減小工(gōng)件變形。三支撐爪的跟刀架使用的較(jiào)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件,使工件上(shàng)下(xià)、左右都(dōu)不能(néng)移動,車削時更加穩定,不易産生振動。
使用(yòng)跟刀架時,操作者要首先研磨跟刀架的(de)三(sān)個支撐爪和工(gōng)件之間的接觸面,使其保持良(liáng)好接觸,和相同的微小間隙,保持松緊适當并可以自由移動同時,要充(chōng)分冷卻、潤滑。 如果跟(gēn)刀架的三個支撐爪和工件接觸太松或不接(jiē)觸,就起不到支撐作用,提高不了細(xì)長軸的剛(gāng)性,在加工中工件會出(chū)現震動(dòng)。如果(guǒ)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,造成切削深(shēn)度不均,工件直徑大(dà)小不一,産生“竹節”形。
同時,操作者要注意力集中,密切(qiē)觀察跟刀架三個支撐爪和工件之間的松緊變化程度,注意後頂尖和工件之間的松緊程(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(dāo)後面;精加工時将跟刀架跟在車(chē)刀前面,以避免精加工表面被跟刀架的三個支撐爪劃傷(shāng),這樣可以保證加工出的工件尺寸精度(dù)和表面粗糙(cāo)度達到(dào)要求。
五、使用反向走刀切削
反(fǎn)向切削是指在細長軸的車削過程(chéng)中,車刀從車床(chuáng)卡盤方向向尾架(jià)方向(xiàng)進給加工,這樣,切(qiē)削加工過程中産生的軸向切(qiē)削力使細長軸受拉并由尾座(zuò)承受(shòu),可以防止和減小工件的震動,消除(chú)軸向切削力引起的彎曲變形。 具體的方法是:可先用合金60°車刀在靠近(jìn)卡盤的一(yī)端車出一段基圓,然後将(jiāng)跟刀(dāo)架支(zhī)撐在基圓上,車(chē)刀在跟刀(dāo)架前面,在基圓上(shàng)輕輕對刀,達到深淺合适、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(rùn)滑液的作(zuò)用非常大,一般使(shǐ)用15%的乳化(huà)液。它能快速吸(xī)收并帶走大量的切削熱(rè),降低(dī)車刀和工件的溫(wēn)度,防止工件的熱變形。細長(zhǎng)軸加(jiā)工的一個(gè)關鍵問題,就是需要解決工件(jiàn)的熱變形問題。
切削細長軸零件因走刀時間比較長,不可避免的會(huì)出現車刀和跟刀(dāo)架支(zhī)撐爪的磨損,這就對切削加工造成很大(dà)的影響,冷(lěng)卻潤滑液可以滲透到工件和刀具、工件和跟刀架(jià)之間,形成一層保護膜,減小工件和(hé)刀具(jù)之間、工件和跟刀(dāo)架支撐(chēng)爪之(zhī)間、刀具和(hé)鐵屑之間的摩擦,降低切削力和切削熱,減少刀具和(hé)跟刀架(jià)支撐爪的磨損,提高工件的表(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)削加工順利進行(háng)。
七、合理使用刀具
合(hé)理使用刀具可以減小切(qiē)削力、切削熱、減小震動和彎曲變形(xíng),保持車刀鋒利可以有效地減少切削熱(rè),使切削加工順利進行,刀(dāo)具常(cháng)用合金牌号YT15的60°車刀。
車(chē)刀要選取較大的前角(jiǎo)15°~30°以保持車刀鋒利。同時,為增大前角可以将車刀裝得(dé)略高于工件中心,使後角(jiǎo)減小可以使車刀後面(miàn)對(duì)工件起到支撐作用,減小工(gōng)件的震動。 車刀要增大主偏角,可以減小徑(jìng)向力,減小(xiǎo)彎曲變形。為提高(gāo)已加工表(biǎo)面的質量,使鐵(tiě)屑流待加工表面,刀具刃傾角應選為正值。為(wéi)使切屑順利卷曲、折斷,前刀面應磨出斷屑槽,刀尖圓弧盡可能減小,以減小切削力。
八、合理選擇(zé)切削用量(liàng)
加工細長軸要(yào)盡量選擇中、低轉速,減小離(lí)心力,從而減小工(gōng)件的彎曲變形。切削用量選擇的是否(fǒu)合理,對(duì)切削過程中産生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的,因此對車削細長(zhǎng)軸時引起的變形(xíng)也是不同的。
1.切削深度
随着切削深(shēn)度的增大,車時(shí)産生(shēng)的切削力、切削熱随之增大,引起細長軸(zhóu)的受(shòu)力、受熱變形也增大。因(yīn)此在(zài)車削細長軸時,操(cāo)作者應盡量減小切削深度。
2.進給量
進給量增大(dà)會使切削厚度增加,切削力增大。但切削力不是按正比增大,因此細長(zhǎng)軸的受力變(biàn)形系(xì)數有所下降。如果從提高切削效率(lǜ)的角度(dù)來看,增大進給量比增大切削深(shēn)度有利。
3.切削速度
提(tí)高切削速度有利于降低切(qiē)削力。這是因(yīn)為,随着切削速度的增(zēng)大,切削溫度提(tí)高(gāo),刀具與工(gōng)件之間(jiān)的(de)摩擦力減小,細(xì)長軸的受力變形減小。但切削(xuē)速度過(guò)高容易(yì)使細長軸在離心力作用下出現彎曲,破(pò)壞切削過程的平穩性,所以切削速度應控制在一(yī)定範圍。對長徑(jìng)比較大(dà)的工件,切(qiē)削速度要适當降(jiàng)低。
細長軸的加工技術雖然較難掌握,但隻要找出規律,不斷(duàn)總結經驗,仍然可以加工出合格的細長軸工件。 當然(rán)先進社會是個效(xiào)率社會,競争無處不在,普通車床加工細長軸還将長期存在,但是在大(dà)批(pī)量生産中,普通車床+銑端面打中心孔機床方式,或者數控銑端面打中心孔機床+數控車床的方(fāng)式(shì)已(yǐ)經(jīng)成為當前細長軸加工的主流。