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數(shù)控車(chē)削加工薄壁零件變形問(wèn)題解決方案

2020-11-02 13:14
夾具俠
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前 言

在切削過(guò)程中,薄壁受切削力的作用,容易產(chǎn)生變形,從而導(dǎo)致出現(xiàn)橢圓或中間小,兩頭大的“腰形”現(xiàn)象。另外薄壁套管由于加工時(shí)散熱性差,極易產(chǎn)生熱變形,不易保證零件的加工質(zhì)量。下圖零件不僅裝夾不方便,而且加工部位也難以加工,需要設(shè)計(jì)一專(zhuān)用薄壁套管、護(hù)軸。

數(shù)控車(chē)削加工薄壁零件如何克服變形?

       一、工藝分析

根據(jù)圖紙?zhí)峁┑募夹g(shù)要求,工件采用無(wú)縫鋼管進(jìn)行加工,內(nèi)孔和外壁的表面粗糙度為Ra1.6μm,用車(chē)削可達(dá)到,但內(nèi)孔的圓柱度為0.03mm,對(duì)于薄壁零件來(lái)講要求較高。在批量生產(chǎn)中,工藝路線大致為:下料—熱處理—車(chē)端面—車(chē)外圓—車(chē)內(nèi)孔—質(zhì)檢。

“內(nèi)孔加工”工序是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。我們拋開(kāi)外圓、薄壁套管就內(nèi)孔切削就難保證0.03mm的圓柱。

二、車(chē)孔的關(guān)鍵技術(shù)

車(chē)孔的關(guān)鍵技術(shù)是解決內(nèi)孔車(chē)刀的剛性和排屑問(wèn)題。增加內(nèi)孔車(chē)刀的剛性,采取以下措施:

(1)盡量增加刀柄的截面積,通常內(nèi)孔車(chē)刀的刀尖位于刀柄的上面,這樣刀柄的截面積較少,還不到孔截面積的1/4,如下左圖所示。若使內(nèi)孔車(chē)刀的刀尖位于刀柄的中心線上,那么刀柄在孔中的截面積可大大地增加,如下右圖所示。

數(shù)控車(chē)削加工薄壁零件如何克服變形?

(2)刀柄伸出長(zhǎng)度盡能做到同加工工件長(zhǎng)度長(zhǎng)5-8mm,以增加車(chē)刀刀柄剛性,減小切削過(guò)程中的振動(dòng)。

三、解決排屑問(wèn)題

主要控制切削流出方向,粗車(chē)刀要求切屑流向待加工表面(前排屑),為此采用正刃傾角的內(nèi)孔車(chē)刀,如下圖所示。

數(shù)控車(chē)削加工薄壁零件如何克服變形?

精車(chē)時(shí),要求切屑流向向心傾前排屑(孔心排屑),因此磨刀時(shí)要注意切削刃的磨削方向,要向前沿傾圓弧的排屑方法,如下圖所示精車(chē)刀合金用YA6,目前的M類(lèi)型,它的抗彎強(qiáng)度、耐磨、沖擊韌度以及與鋼的抗粘和溫度都較好。

數(shù)控車(chē)削加工薄壁零件如何克服變形?

刃磨時(shí)前角磨以圓以圓弧狀角度10°-15°,后角根據(jù)加工圓弧離壁0.5-0.8mm(刀具底線順弧度),c切削刃角k向?yàn)椤?.5-1為沿切屑刃B點(diǎn)修光刃為R1-1.5,副后角磨成7°-8°為適,E內(nèi)刃的A-A點(diǎn)磨成圓向外排屑。

四、加工方法

(1)加工前必須要做一件護(hù)軸。護(hù)軸主要目的:把車(chē)好的薄壁套內(nèi)孔以原尺寸套住,用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓,保持外圓加工質(zhì)量、精度。所以,護(hù)軸的加工對(duì)加工薄壁套管的工序是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

加工護(hù)軸毛胚用45#碳結(jié)構(gòu)圓鋼;車(chē)端面、開(kāi)兩頭B型頂尖孔,粗車(chē)外圓,留余量1mm。經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)定形、再精車(chē)留0.2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面,硬度HRC50,再經(jīng)外圓磨床磨成如下圖所示,精度達(dá)要求,完工后待用。

數(shù)控車(chē)削加工薄壁零件如何克服變形?

(2)為能使工件一次性加工完畢,毛胚留夾位和切斷余量。

(3)先把毛胚作熱處理調(diào)質(zhì)定形,硬度為HRC28-30(可加工范圍的硬度)。

(4)車(chē)刀采用C620,首先把前頂尖放進(jìn)主軸錐位固定,為防止夾薄壁套時(shí)的工件變形,增加一個(gè)開(kāi)環(huán)厚套,如下圖所示。

數(shù)控車(chē)削加工薄壁零件如何克服變形?

為保持批量生產(chǎn),薄壁套管外圓的一頭經(jīng)加工為統(tǒng)一尺寸d,t的尺是軸向夾位,個(gè)薄壁套管壓緊,提高車(chē)內(nèi)孔時(shí)的質(zhì)量,保持尺寸。考慮到有切削熱產(chǎn)生,工件膨脹尺寸難掌握。需要澆注充分的切削液,減少工件的熱變形。

(5)用自動(dòng)定心三爪卡盤(pán)將工件夾牢,車(chē)端面,粗車(chē)內(nèi)圓。留余量0.1-0.2mm精車(chē),換上精車(chē)刀把要切削余量加工到護(hù)軸滿過(guò)度配合和粗糙度的要求。卸下內(nèi)孔車(chē)刀,插入護(hù)軸至前頂尖,用尾座頂尖按長(zhǎng)度要求夾緊,換外圓車(chē)刀粗車(chē)外圓,再精車(chē)達(dá)圖紙要求。經(jīng)檢驗(yàn)合格,用切斷刀按長(zhǎng)度要求尺寸切斷。為使工件斷開(kāi)時(shí)的切口平整,刀刃口要斜磨,使工件端面平整;護(hù)軸磨小的一段就是為了切斷留有空隙而磨小,護(hù)軸為減少工件變形,防止振動(dòng),以及切斷時(shí)掉下碰傷原故。

五、結(jié)論

以上方法加工薄壁套管,解決了變形或造成尺寸誤差和形狀誤差而達(dá)不到要求的問(wèn)題,實(shí)踐證明加工效率較高,易于操作,并且適合加工較長(zhǎng)的薄壁零件,尺寸易掌握,一次性完工,批量生產(chǎn)也較實(shí)際。

數(shù)控車(chē)削加工薄壁零件如何克服變形?


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