幹車床的都知(zhī)道(dào),細長(zhǎng)軸加工是(shì)一個(gè)比較難的加工(gōng),如何用普(pǔ)通車(chē)床加工細長軸也是(shì)一個車工具備的一項技(jì)能之一,山(shān)東友泰是一家專門(mén)以軸件(jiàn)加工機(jī)床為研發方向(xiàng)的機床廠(chǎng)家,筆者走訪(fǎng)很多客戶将(jiāng)一些客戶的實際(jì)加工技(jì)巧分享給大家(jiā)。
一、對(duì)于軸件的(de)加工來說(shuō),第一(yī)個肯(kěn)定就(jiù)是定(dìng)位基準(zhǔn)的加工(gōng)了,當前國内軸(zhóu)件批量生的時候大多數企業(yè)都采用(yòng)了(le)銑端(duān)面打中心孔機(jī)床這一款專門(mén)加工(gōng)細長(zhǎng)軸第(dì)一工(gōng)序的(de)機床,效率高,精(jīng)度好(hǎo),為後(hòu)續(xù)無論普通車(chē)床,還是數(shù)控車(chē)床都提供(gòng)了非常标準的工件,但是(shì)少數企業還是在使(shǐ)用普通車床加(jiā)工,當(dāng)然了(le)用普(pǔ)通車床也(yě)能夠完成細(xì)長(zhǎng)軸工(gōng)件加工(gōng)第一工(gōng)序車中(zhōng)心架位(wèi)、車端面(miàn)、鑽中心孔工(gōng)序,隻(zhī)是效率上稍微低點。
為了能夠(gòu)在細(xì)長軸兩端軸徑(jìng)上加工出圓柱(zhù)度和(hé)粗糙(cāo)度較(jiào)高的中心架位(wèi),為下一步(bù)車端面、鑽中心孔打(dǎ)好基礎,一般的(de)機械(xiè)加工車(chē)間(jiān)都會制作(zuò)了尾(wěi)座夾頭,其原理(lǐ)類似(sì)于四(sì)爪卡(kǎ)盤。尾座夾(jiá)頭的(de)一端安裝在莫氏5号活頂尖上,夾頭内徑、錐度(dù)與活頂尖外徑(jìng)、錐度實配,夾頭(tóu)的另一端(duān)孔徑、比零(líng)件毛坯尺(chǐ)寸大15mm~20mm,深50mm,并在對(duì)稱位(wèi)置打(dǎ)4個m16~m20頂(dǐng)絲孔(kǒng)(如用(yòng)3個頂(dǐng)絲不易調(diào)整、找(zhǎo)正工(gōng)件(jiàn))。使用四爪卡盤裝(zhuāng)夾工(gōng)件,依(yī)靠車床前(qián)端的四爪卡盤(pán)和尾(wěi)座夾頭的(de)四個頂絲(sī)固定(dìng)調正工(gōng)件位置(zhì),這種方法方便、實用、好操作,俗(sú)稱“借餘量”,可(kě)以很好地避免出(chū)現因工件毛坯(pī)的彎(wān)曲變形造(zào)成影響正常加(jiā)工的問題。
1.車(chē)兩(liǎng)端中心架位
工件調(diào)正位置後(hòu),操作(zuò)者依(yī)次車(chē)出細長軸兩端(duān)的中心架位,并(bìng)保證兩(liǎng)端中心(xīn)架位外(wài)徑尺寸(cùn)一緻(zhì),以便(biàn)于中(zhōng)心架(jià)的安(ān)裝和調整,同(tóng)時,要保(bǎo)證所車出的中(zhōng)心架(jià)位表(biǎo)面粗(cū)糙度(dù)和圓柱度(dù)精(jīng)度,否(fǒu)則會影(yǐng)響工(gōng)件下一(yī)步的加工精(jīng)度。
工件經過(guò)裝夾後,我們在(zài)車床上(shàng)首先就是(shì)要将(jiāng)細長(zhǎng)軸兩端(duān)的中心架位(wèi)車出來,同時要保障(zhàng)兩端(duān)中心(xīn)架位外徑尺寸(cùn)的一(yī)緻性,方便中心架的安裝和調(diào)整,還(hái)要保障所(suǒ)車中(zhōng)心架位的(de)表(biǎo)面粗(cū)糙度和(hé)圓柱精(jīng)度(dù),不然(rán)影響下一(yī)個工序加工精(jīng)度,在(zài)使用數(shù)控(kòng)雙端面打中(zhōng)心孔機(jī)床的廠家(jiā),這個(gè)工序(xù)就不是一(yī)個很難的工序(xù)了,當(dāng)然他們一(yī)般是頂着中心孔來(lái)加工,兩端(duān)的夾持(chí)位(wèi)同時(shí)加工(gōng),精度一緻(zhì)性也非常(cháng)好,在(zài)細長軸(zhóu)加工如(rú)果需要中心架(jià)位,在(zài)銑端(duān)面打(dǎ)中心孔(kǒng)這(zhè)個工序下(xià)一道(dào)工序加工中心(xīn)架位(wèi),效率和精度也(yě)是非常高(gāo)的。
2.車端面(miàn)、鑽中心孔(kǒng)、車卡(kǎ)盤裝夾位(wèi)置
這(zhè)個(gè)工序是(shì)所有軸件(jiàn)加工(gōng)中,最重要(yào)的一(yī)個工序,加工軸(zhóu)件越複雜(zá),加工(gōng)工序(xù)越多,越需(xū)要這個工序來(lái)保障以(yǐ)後(hòu)每個工件的(de)車(chē)削精(jīng)度,和(hé)最大(dà)可能的提高細長軸(zhóu)加工效率(lǜ),在數控銑端面(miàn)打中(zhōng)心孔機床(chuáng)中,我(wǒ)們将工件(jiàn)直接放在機床(chuáng)上,完(wán)成加(jiā)工就可以(yǐ)了,但是在普通車床上,我們要(yào)先加上中(zhōng)心架(jià),研磨(mó)中心架三(sān)個支撐抓與工件的接(jiē)觸面,調(diào)整支撐(chēng)抓(zhuā)的位置,讓(ràng)工件(jiàn)旋轉中心與機床軸(zhóu)心重(zhòng)合,還要注(zhù)意的就是(shì)支撐抓與(yǔ)工件外圓(yuán)要保(bǎo)持微小的(de)接觸,在充分注(zhù)油潤(rùn)滑(huá)、鎖緊中(zhōng)心架、啟動設備(bèi),開始車(chē)端面,鑽(zuàn)中心(xīn)孔,車(chē)卡盤(pán)夾持位(wèi)等,先架上中心架,研磨(mó)中心架(jià)三(sān)個支撐爪(zhǎo)與(yǔ)工件的(de)接觸面,調整支撐爪的位(wèi)置,使(shǐ)工件旋轉中(zhōng)心與機床軸(zhóu)心重(zhòng)合,并使支撐爪(zhǎo)與工(gōng)件外圓保(bǎo)持微小間隙接(jiē)觸,充(chōng)分注油潤滑、鎖緊中(zhōng)心架、啟動設備,然後,開始車(chē)端面、鑽(zuàn)中心孔、車出卡(kǎ)盤裝夾位置。 這(zhè)樣操作的優點(diǎn)是:中心架位粗糙度和(hé)圓柱度(dù)精度(dù)高,支撐工(gōng)件牢固、穩定、調(diào)整方便(biàn),材(cái)料毛坯如有(yǒu)彎(wān)曲變(biàn)形等缺陷容易校(xiào)正(zhèng),車端面鑽(zuàn)中心孔的質量高,并(bìng)且不(bú)易打(dǎ)刀、不易折(shé)斷中心鑽(zuàn)。在實際生(shēng)産(chǎn)中,有(yǒu)時(shí)鑽出(chū)的中心孔(kǒng)為橢(tuǒ)圓形(xíng)或為(wéi)棱形(xíng),原因(yīn)就是(shì)由于(yú)中心架(jià)位(wèi)精度不高造成的。 做(zuò)這些工作對工(gōng)作人(rén)員的(de)加工(gōng)技能要求蠻高的,操作(zuò)比(bǐ)較繁瑣,但是沒辦法(fǎ),普車(chē)效率就這(zhè)樣,但(dàn)是(shì)好在能加工。如果使用(yòng)數控銑端面打中心孔機床,效(xiào)率就提(tí)升很(hěn)多(duō)了,在設(shè)定好夾(jiá)持位(wèi)後(hòu),直(zhí)接将(jiāng)細長(zhǎng)軸放入雙向夾具中,自動(dòng)定中心,定(dìng)位(wèi),對(duì)刀,關(guān)門(mén),啟(qǐ)動程序,套(tào)車(chē)夾持位(wèi),兩端中心(xīn)孔,兩(liǎng)個(gè)端(duān)面同時加(jiā)工效率(lǜ)大大提(tí)高,降低工(gōng)人勞(láo)動強度(dù)和(hé)技術(shù)要求(qiú),解放工人(rén),效率自然就高(gāo)了,有點跑題了,本文重點(diǎn)還是(shì)介紹,普(pǔ)通車床細長(zhǎng)軸的加工(gōng)技巧(qiǎo)。
二、裝卡工(gōng)件方(fāng)式(shì)
在工件(jiàn)同軸度要(yào)求不(bú)是特别高的情況下(xià),車削細長軸(zhóu)通常采用一(yī)卡一頂裝夾的(de)方法,這樣夾緊(jǐn)力大、便于調正(zhèng),工件(jiàn)的剛(gāng)性好(hǎo),同時(shí)配合(hé)使用(yòng)跟刀架做輔助支撐,需要注意的是:卡盤夾持工件(jiàn)的長度要(yào)盡可能縮短,并(bìng)盡量多(duō)倒一至兩次頭,以(yǐ)提高卡盤(pán)爪(zhǎo)夾緊面(miàn)與工件頂尖孔(kǒng)的同軸度(dù),消除(chú)過定位對(duì)工件造成的扭(niǔ)曲(俗(sú)稱别勁(jìn)),也(yě)可以(yǐ)在卡盤(pán)爪和工(gōng)件之(zhī)間纏一圈(quān)鋼絲并研磨(mó)頂(dǐng)尖孔。
後頂尖應選用(yòng)彈(dàn)性(xìng)活頂(dǐng)尖,減(jiǎn)少細長軸受熱後的(de)伸長(zhǎng),避免因(yīn)工(gōng)件受(shòu)熱産(chǎn)生的熱彎(wān)曲變形(xíng),使切削(xuē)加工(gōng)順利(lì),保證(zhèng)零(líng)件(jiàn)的加工質(zhì)量。
三(sān)、調整車床(chuáng)加工錐度(dù)
在加工細(xì)長軸之前,操作者必(bì)須首(shǒu)先調(diào)整車(chē)床加(jiā)工錐度(dù),使車床主軸(zhóu)旋(xuán)轉(zhuǎn)中心(xīn)與尾座(zuò)頂尖中(zhōng)心一緻(zhì)。隻(zhī)有把(bǎ)車床加工(gōng)錐度(dù)消除(chú)了,跟刀架(jià)才能正常(cháng)的使(shǐ)用,加(jiā)工出的細(xì)長軸(zhóu)質(zhì)量(liàng)、精度才能達到要求(qiú)。
具體方法是:先車削靠車(chē)床尾(wěi)座零件(jiàn)一端的(de)一段外(wài)徑,再車削(xuē)鄰近卡盤處(chù)零件的一段(duàn)外徑,保持中(zhōng)拖闆(pǎn)進刀刻(kè)度一緻(zhì),然後用(yòng)外徑千(qiān)分(fèn)尺測(cè)量兩端(duān)外徑(jìng)尺寸,根(gēn)據(jù)兩端尺寸調整尾座(可用(yòng)磁力(lì)表檢(jiǎn)測尾座調整、移動量),直至(zhì)所車出(chū)的工(gōng)件(jiàn)兩端尺寸經測(cè)量一(yī)緻(zhì)(調整車床加(jiā)工錐(zhuī)度時(shí),可(kě)适當考慮車(chē)削加工(gōng)中的刀(dāo)具磨損,和跟刀(dāo)架支撐爪的磨(mó)損量(liàng))。
四(sì)、跟刀架(jià)的使用
正确地(dì)使用跟刀架可(kě)以有效地(dì)提高工件的(de)鋼性,避(bì)免工件(jiàn)震動,減小工件變形。三(sān)支撐爪(zhǎo)的跟刀架使用(yòng)的較為(wéi)普遍,它(tā)的優點(diǎn)是:在車削加工(gōng)中(zhōng),跟刀架的三(sān)個支撐爪和車刀從四(sì)個方向(xiàng)抵住工件,使工件上下、左右都(dōu)不能(néng)移動,車削(xuē)時更加穩定,不(bú)易産生振動。
使(shǐ)用跟(gēn)刀(dāo)架時,操(cāo)作者要首先研(yán)磨跟刀架(jià)的三個支撐(chēng)爪和(hé)工(gōng)件之間(jiān)的接觸面,使其保持良好接觸,和(hé)相同(tóng)的微小(xiǎo)間隙,保(bǎo)持松(sōng)緊(jǐn)适(shì)當(dāng)并(bìng)可以(yǐ)自由移動(dòng)同時(shí),要充(chōng)分冷卻、潤滑。 如果跟(gēn)刀架的三(sān)個支撐爪和工件接(jiē)觸太松或(huò)不接(jiē)觸,就起(qǐ)不到支(zhī)撐作用,提高不了細(xì)長(zhǎng)軸的剛(gāng)性,在加工中工件會出(chū)現(xiàn)震動(dòng)。如果支撐爪的(de)壓力(lì)過大,或三個支撐爪的壓(yā)力不均,工(gōng)件在切削加工中會出現不(bú)穩(wěn)定,造(zào)成切削深(shēn)度不(bú)均,工件直徑大(dà)小不一,産(chǎn)生(shēng)“竹節”形。
同時,操作(zuò)者要注意(yì)力集(jí)中,密切觀(guān)察跟(gēn)刀架三個(gè)支撐(chēng)爪和(hé)工(gōng)件之間(jiān)的松緊(jǐn)變化程度,注(zhù)意(yì)後頂尖(jiān)和工件之間的(de)松(sōng)緊(jǐn)程度并及(jí)時做出調整。
在粗加工和(hé)半精(jīng)加工時,可将跟刀架跟(gēn)在車刀(dāo)後面;精加工時(shí)将跟刀架(jià)跟在車刀前面(miàn),以避免精(jīng)加工表面(miàn)被跟刀(dāo)架的三(sān)個支撐(chēng)爪劃傷(shāng),這樣可以(yǐ)保證加工出的(de)工件(jiàn)尺寸精度和表面粗(cū)糙度達到要求。
五、使用反向走(zǒu)刀切削
反(fǎn)向切削是(shì)指在細長軸的車削(xuē)過程中,車刀從(cóng)車床卡盤方向(xiàng)向尾架(jià)方向進(jìn)給加工,這(zhè)樣,切(qiē)削加工過(guò)程中(zhōng)産生(shēng)的軸(zhóu)向切削力使細(xì)長軸(zhóu)受拉并由尾座(zuò)承受(shòu),可以防止和減小工件的(de)震動,消除(chú)軸向切削力引起的(de)彎曲變(biàn)形。 具體的方法是:可先(xiān)用合金60°車刀在(zài)靠近(jìn)卡盤的一(yī)端車出一(yī)段基(jī)圓,然後将跟刀架支撐在基圓上,車刀(dāo)在(zài)跟刀(dāo)架前面,在基圓上(shàng)輕(qīng)輕對刀,達(dá)到深淺合适、直(zhí)徑尺寸(cùn)一緻,然(rán)後就(jiù)可(kě)以直接(jiē)走刀進(jìn)行切削(xuē)加工。
六、充分使用冷(lěng)卻潤滑液(yè)
冷卻潤滑(huá)液的作用(yòng)非(fēi)常大,一般使(shǐ)用15%的乳化(huà)液。它能快(kuài)速吸(xī)收并帶走(zǒu)大量(liàng)的切(qiē)削熱(rè),降低(dī)車刀和工件的(de)溫度(dù),防止工件(jiàn)的熱變形(xíng)。細長(zhǎng)軸加(jiā)工(gōng)的一個(gè)關鍵問題(tí),就是(shì)需要(yào)解決工件(jiàn)的熱(rè)變形問題。
切削細長(zhǎng)軸零(líng)件因走(zǒu)刀時間比較長,不可避(bì)免的會(huì)出(chū)現車(chē)刀和(hé)跟刀架支(zhī)撐爪(zhǎo)的(de)磨損,這(zhè)就對(duì)切削加工(gōng)造成(chéng)很大的影響,冷卻潤滑液(yè)可以滲(shèn)透(tòu)到工(gōng)件和(hé)刀具、工件(jiàn)和跟刀架之間(jiān),形成(chéng)一層保護(hù)膜,減(jiǎn)小工件和刀具之間(jiān)、工件和跟刀架支撐(chēng)爪之間、刀(dāo)具和(hé)鐵屑之間的摩(mó)擦,降(jiàng)低(dī)切削力(lì)和切削(xuē)熱,減少(shǎo)刀具和跟刀架(jià)支撐爪的磨(mó)損(sǔn),提高工件(jiàn)的表(biǎo)面質量(liàng)。同時,它還能(néng)提高斷屑效果(guǒ),将鐵屑快(kuài)速沖(chòng)走,使切削(xuē)加工順(shùn)利進行。
七、合(hé)理(lǐ)使(shǐ)用刀(dāo)具
合理使用刀(dāo)具可以減小切(qiē)削力(lì)、切削熱(rè)、減(jiǎn)小震動和彎曲(qǔ)變形,保持車刀(dāo)鋒利(lì)可以有效(xiào)地減少切削熱,使切削加(jiā)工順(shùn)利進行,刀具常(cháng)用合金(jīn)牌号yt15的(de)60°車刀(dāo)。
車刀(dāo)要選取較(jiào)大的(de)前角(jiǎo)15°~30°以保持車刀鋒利。同(tóng)時,為(wéi)增大(dà)前角可以(yǐ)将車(chē)刀裝得略高于(yú)工件中(zhōng)心(xīn),使後(hòu)角減(jiǎn)小(xiǎo)可以(yǐ)使(shǐ)車刀後面對工(gōng)件起到支撐作(zuò)用,減小工(gōng)件的震動。 車刀要增(zēng)大主偏角,可以(yǐ)減小(xiǎo)徑向(xiàng)力,減(jiǎn)小彎(wān)曲變(biàn)形。為提高(gāo)已加工表(biǎo)面(miàn)的質量(liàng),使鐵(tiě)屑流待(dài)加工表(biǎo)面,刀具刃(rèn)傾角應選(xuǎn)為(wéi)正(zhèng)值。為(wéi)使切屑順(shùn)利卷(juàn)曲、折斷,前刀面(miàn)應磨出斷屑槽(cáo),刀尖圓弧(hú)盡可(kě)能減小,以減小切削(xuē)力。
八、合理(lǐ)選擇切削(xuē)用量(liàng)
加工(gōng)細長軸要(yào)盡量選擇(zé)中、低(dī)轉速,減小離心(xīn)力,從而減小工件的(de)彎曲(qǔ)變形(xíng)。切削用量選擇(zé)的是否合理,對(duì)切削過程中産生的切削力的大小、切削(xuē)熱的(de)多少是不(bú)同的(de),因此(cǐ)對車(chē)削細(xì)長軸(zhóu)時(shí)引起的(de)變形也是不同(tóng)的。
1.切(qiē)削深度
随(suí)着切(qiē)削(xuē)深(shēn)度的(de)增大,車(chē)時産生的切(qiē)削力、切削熱随(suí)之增大,引(yǐn)起細長軸的受力、受(shòu)熱變形也(yě)增大。因此在車(chē)削細長軸時,操作者應盡(jìn)量減小切削深(shēn)度。
2.進(jìn)給量
進(jìn)給(gěi)量增(zēng)大會使切削厚(hòu)度增(zēng)加,切削力(lì)增大(dà)。但切削力(lì)不是(shì)按(àn)正比增(zēng)大,因此(cǐ)細長軸(zhóu)的受力變(biàn)形系數有(yǒu)所(suǒ)下降。如(rú)果從(cóng)提高切削(xuē)效率(lǜ)的角度來(lái)看,增大進給量比增(zēng)大切(qiē)削深度有(yǒu)利(lì)。
3.切削速度
提高(gāo)切(qiē)削速(sù)度有利于(yú)降低(dī)切削力。這是(shì)因(yīn)為,随着切(qiē)削速(sù)度的(de)增(zēng)大,切削(xuē)溫度(dù)提高(gāo),刀具與工件(jiàn)之間的(de)摩擦(cā)力減(jiǎn)小,細長軸的(de)受力變(biàn)形減(jiǎn)小。但(dàn)切削速度(dù)過高容易(yì)使細長軸在離(lí)心力作用下出(chū)現彎曲,破壞切(qiē)削過程的平穩性,所以切削速度應控(kòng)制(zhì)在一(yī)定範圍(wéi)。對長徑比較大的工件(jiàn),切削速(sù)度(dù)要适當降(jiàng)低。
細長軸(zhóu)的加工技(jì)術雖(suī)然較難掌握(wò),但(dàn)隻要找出規律,不斷(duàn)總結經驗(yàn),仍然(rán)可(kě)以(yǐ)加工出合格的(de)細長(zhǎng)軸工件。 當然先(xiān)進社(shè)會是(shì)個效(xiào)率社會,競争無處不在(zài),普(pǔ)通車床加工細長軸(zhóu)還将(jiāng)長期存在(zài),但是在大(dà)批量生産(chǎn)中(zhōng),普通車(chē)床+銑端面打中(zhōng)心孔(kǒng)機床方式(shì),或者數控銑端面打中心孔機(jī)床+數控(kòng)車床的(de)方式(shì)已經成為(wéi)當前(qián)細長軸加工的(de)主流。