看德國(guó)工匠如何完爆細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削
看德國(guó)工匠如何完爆細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削
- 2020/9/14 15:23:12
我們都知道細(xì)長(zhǎng)軸難加工，細(xì)長(zhǎng)軸剛性差，車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的受力、受熱變形較大，很難保證細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量要求。今天就來(lái)看看德國(guó)工匠如何車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的。
通過(guò)采用合適的裝夾方式和先進(jìn)的加工方法，選擇合理的刀具角度和切削用量等措施，可以保證細(xì)長(zhǎng)軸的加工質(zhì)量要求。
細(xì)長(zhǎng)軸在加工中是最常見(jiàn)的問(wèn)題
1、熱變形大。細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削時(shí)熱擴(kuò)散性差、線膨脹大，當(dāng)工件兩端頂緊時(shí)易產(chǎn)生彎曲。
2、剛性差。車(chē)削時(shí)工件受到切削力、細(xì)長(zhǎng)的工件由于自重下垂、高速旋轉(zhuǎn)時(shí)受到離心力等都極易使其產(chǎn)生彎曲變形。
3、表面質(zhì)量難以保證。由于工件自重、變形、振動(dòng)影響工件圓柱度和表面粗糙度。
如何提高細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度
1、選擇合適的裝夾方法
1）雙頂尖裝夾法。采用雙頂尖裝夾，工件定位準(zhǔn)確，容易保證同軸度。但用該方法裝夾細(xì)長(zhǎng)軸，其剛性較差，細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形較大，而且容易產(chǎn)生振動(dòng)。因此只適宜于長(zhǎng)徑比不大、加工余量較小、同軸度要求較高、多臺(tái)階軸類(lèi)零件的加工。
2）一夾一頂?shù)难b夾法。在該裝夾方式中，如果頂尖頂?shù)锰o，除了可能將細(xì)長(zhǎng)軸頂彎外，還能阻礙車(chē)削時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸的受熱伸長(zhǎng)，導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸受到軸向擠壓而產(chǎn)生彎曲變形。另外卡爪夾緊面與頂尖孔可能不同軸，裝夾后會(huì)產(chǎn)生過(guò)定位，也能導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生彎曲變形。因此采用一夾一頂裝夾方式時(shí)，頂尖應(yīng)采用彈性活頂尖，使細(xì)長(zhǎng)軸受熱后可以自由伸長(zhǎng)，減少其受熱彎曲變形；同時(shí)可在卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸之間墊入一個(gè)開(kāi)口鋼絲圈，以減少卡爪與細(xì)長(zhǎng)軸的軸向接觸長(zhǎng)度，消除安裝時(shí)的過(guò)定位，減少?gòu)澢冃巍?/p>
3）雙刀切削法。采用雙刀車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸改裝車(chē)床中溜板，增加后刀架，采用前后兩把車(chē)刀同時(shí)進(jìn)行車(chē)削。兩把車(chē)刀，徑向相對(duì)，前車(chē)刀正裝，后車(chē)刀反裝。兩把車(chē)刀車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的徑向切削力相互抵消。工件受力變形和振動(dòng)小，加工精度高，適用于批量生產(chǎn)。
4）采用跟刀架和中心架。采用一夾一頂?shù)难b夾方式車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸，為了減少?gòu)较蚯邢髁?duì)細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形的影響，傳統(tǒng)上采用跟刀架和中心架，相當(dāng)于在細(xì)長(zhǎng)軸上增加了一個(gè)支撐，增加了細(xì)長(zhǎng)軸的剛度，可有效地減少?gòu)较蚯邢髁?duì)細(xì)長(zhǎng)軸的影響。
5）采用反向切削法車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸。反向切削法是指在細(xì)長(zhǎng)軸的車(chē)削過(guò)程中，車(chē)刀由主軸卡盤(pán)開(kāi)始向尾架方向進(jìn)給。這樣在加工過(guò)程中產(chǎn)生的軸向切削力使細(xì)長(zhǎng)軸受拉，消除了軸向切削力引起的彎曲變形。同時(shí)，采用彈性的尾架頂尖，可以有效地補(bǔ)償?shù)毒咧廖布芤欢蔚墓ぜ氖軌鹤冃魏蜔嵘扉L(zhǎng)量，避免工件的壓彎變形。
2、選擇合理的刀具角度為了減小車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸產(chǎn)生的彎曲變形，要求車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的切削力越小越好，而在刀具的幾何角度中，前角、主偏角和刃傾角對(duì)切削力的影響最大。細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)刀必須保證如下要求：切削力小，減少?gòu)较蚍至?，切削溫度低，刀刃鋒利，排屑流暢，刀具壽命長(zhǎng)。從車(chē)削鋼料時(shí)得知：當(dāng)前角γ0增加10°，徑向分力Fr可以減少30%；主偏角Kr增大10°，徑向分力Fr可以減少10%以上；刃傾角λs取負(fù)值時(shí)，徑向分力Fr也有所減少。
1）前角（γ0）其大小直接著影響切削力、切削溫度和切削功率，增大前角。可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小，切削力明顯減小。增大前角可以降低切削力，所以在細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削中，在保證車(chē)刀有足夠強(qiáng)度前提下，盡量使刀具的前角增大，前角一般取γ0=150° 。車(chē)刀前刀面應(yīng)磨有斷屑槽，屑槽寬B=3.5～4mm， 配磨 br1=0.1～0.15mm，γ01=-25°的負(fù)倒棱，使徑向分力減少，出屑流暢，卷屑性能好，切削溫度低，因此能減輕和防止細(xì)長(zhǎng)軸彎曲變形和振動(dòng)。
2）主偏角（Kr） 車(chē)刀主偏角Kr是影響徑向力的主要因素，其大小影響著3個(gè)切削分力的大小和比例關(guān)系。隨著主偏角的增大，徑向切削力明顯減小，在不影響刀具強(qiáng)度的情況下應(yīng)盡量增大主偏角。主偏角Kr=90°（裝刀時(shí)裝成85°～88°），配磨副偏角Kr＇=8°～100°，刀尖圓弧半徑γS=0.15～0.2mm，有利于減少?gòu)较蚍至Α?/p>
3）刃傾角（λs）傾角影響著車(chē)削過(guò)程中切屑的流向、刀尖的強(qiáng)度及3個(gè)切削分力的比例關(guān)系。隨著刃傾角的增大，徑向切削力明顯減小，但軸向切削力和切向切削力卻有所增大。刃傾角在-10°～+10°范圍內(nèi)，3個(gè)切削分力的比例關(guān)系比較合理。在車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，常采用正刃傾角+3°～+10°，以使切屑流向待加工表面。
4）后角較小a0=a01=4°～60°，起防振作用。
合理地控制切削用量切削用量選擇的是否合理，對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的。因此對(duì)車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)引起的變形也是不同的。粗車(chē)和半粗車(chē)細(xì)長(zhǎng)軸切削用量的選擇原則是：盡可能減少?gòu)较蚯邢鞣至?，減少切削熱。
車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，一般在長(zhǎng)徑比及材料韌性大時(shí)，選用較小的切削用量，即多走刀，切深小，以減少振動(dòng)，增加剛性。
1）背吃刀量（ap）。在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車(chē)削時(shí)產(chǎn)生的切削力、切削熱隨之增大，引起細(xì)長(zhǎng)軸的受力、受熱變形也增大。因此在車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，應(yīng)盡量減少背吃刀量。2）進(jìn)給量（f）。進(jìn)給量增大會(huì)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(xì)長(zhǎng)軸的受力變形系數(shù)有所下降。如果從提高切削效率的角度來(lái)看，增大進(jìn)給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。這是因?yàn)椋S著切削速度的增大，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小，細(xì)長(zhǎng)軸的受力變形減小。但切削速度過(guò)高容易使細(xì)長(zhǎng)軸在離心力作用下出現(xiàn)彎曲，破壞切削過(guò)程的平穩(wěn)性，所以切削速度應(yīng)控制在一定范圍。對(duì)長(zhǎng)徑比較大的工件，切削速度要適當(dāng)降低。
滾珠絲杠螺母副的安裝調(diào)試注意事項(xiàng)
滾珠絲杠螺母副僅用于承受軸向負(fù)荷。徑向力、彎矩會(huì)使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等不良負(fù)荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。因此，滾珠絲杠螺母副安裝到機(jī)床時(shí)，應(yīng)注意：
（1）滾珠螺母應(yīng)在有效行程內(nèi)運(yùn)動(dòng)，必須在行程兩端配置限位，避免螺母越程脫離絲杠軸，而使?jié)L珠脫落。
（2）由于滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率高，不能自鎖，在用于垂直方向傳動(dòng)時(shí)，如部件重量未加平衡，必須防止傳動(dòng)停止或電機(jī)失電后，因部件自重而產(chǎn)生的逆?zhèn)鲃?dòng)，防止逆?zhèn)鲃?dòng)方法可用：蝸輪蝸桿傳動(dòng)、電動(dòng)制動(dòng)器等。
（3）絲杠的軸線必須和與之配套導(dǎo)軌的軸線平行，機(jī)床兩端軸承座的中心與螺母座的中心必須三點(diǎn)成一線。
（4）滾珠絲杠螺母副安裝到機(jī)床時(shí)，不要將螺母從絲杠軸上卸下來(lái)。如必須卸下來(lái)時(shí)，要使用輔助套，否則裝卸時(shí)滾珠有可能脫落。
（5）螺母裝入螺母座安裝孔時(shí)，要避免撞擊和偏心。
（6）為防止切屑進(jìn)入，磨損滾珠絲杠螺母副，可加裝防護(hù)裝置如折皺保護(hù)罩、螺旋鋼帶保護(hù)套等，將絲杠軸完全保護(hù)起來(lái)。另外，浮塵多時(shí)可在絲杠螺母兩端增加防塵圈。
直線滾動(dòng)導(dǎo)軌安裝調(diào)試注意事項(xiàng)
（1）安裝時(shí)輕拿輕放，避免磕碰影響導(dǎo)軌的直線精度。
（2）不允許將滑塊拆離導(dǎo)軌或超過(guò)行程又推回去。若因安裝困難，需要拆下滑塊時(shí)，需使用引導(dǎo)軌。
（3）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌成對(duì)使用時(shí)，分主、副導(dǎo)軌副，首先安裝主導(dǎo)軌副，設(shè)置導(dǎo)軌的基準(zhǔn)側(cè)面與安裝臺(tái)階的基準(zhǔn)側(cè)面緊密相貼，緊固安裝螺栓，然后再以主導(dǎo)軌副為基準(zhǔn)，找正安裝副導(dǎo)軌副。找正是指兩根導(dǎo)軌副的平行度、平面度。最后，依次擰緊滑塊的緊固螺栓。
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