幹車床(chuang)的都(dou)知(zhi)道(dao),細長(zhang)軸加工(gong)是(shi)一個(ge)比較(jiao)難的加工(gong),如何用(yong)普(pu)通車床加(jia)工細(xi)長軸(zhou)也是(shi)一個(ge)車工(gong)具備的一項技(ji)能之一,山(shan)東友泰是(shi)一(yi)家(jia)專門(men)以軸(zhou)件(jian)加(jia)工機(ji)床為(wei)研發(fa)方向(xiang)的機床廠(chang)家,筆(bi)者走(zou)訪很(hen)多客(ke)戶将(jiang)一些(xie)客戶的實(shi)際(ji)加工技(ji)巧分(fen)享給(gei)大家。
一、對于(yu)軸(zhou)件的(de)加工(gong)來(lai)說,第一(yi)個肯(ken)定就是定(ding)位基準的(de)加工(gong)了,當(dang)前國内軸(zhou)件批(pi)量生(sheng)的時候大(da)多數企業(ye)都采用(yong)了銑端(duan)面打中心孔機(ji)床這一款(kuan)專門(men)加工細(xi)長軸第(di)一工(gong)序的(de)機床(chuang),效率(lü)高,精度好(hao),為後續(xu)無(wu)論普通車(che)床,還是數(shu)控車床(chuang)都(dou)提供(gong)了非常(chang)标(biao)準的(de)工件,但是少數企業(ye)還(hai)是在使(shi)用普通車床加(jia)工,當(dang)然(ran)了用普(pu)通車床也(ye)能夠完成(cheng)細長(zhang)軸工(gong)件加工第(di)一工序車中心架位(wei)、車端面(mian)、鑽中心(xin)孔工(gong)序,隻是效(xiao)率上(shang)稍微低點(dian)。
為了(le)能夠在細(xi)長軸(zhou)兩(liang)端(duan)軸徑(jing)上加(jia)工出(chu)圓柱(zhu)度和粗糙(cao)度較高的中心架位(wei),為下一步(bu)車端(duan)面、鑽(zuan)中(zhong)心孔打(da)好基(ji)礎(chu),一(yi)般的(de)機械(xie)加工車間(jian)都會制作(zuo)了尾(wei)座夾(jia)頭(tou),其(qi)原理(li)類似(si)于四爪卡盤。尾座夾頭的(de)一端安裝在莫氏5号活(huo)頂尖上(shang),夾頭内徑(jing)、錐度(du)與活(huo)頂尖外徑(jing)、錐度實配(pei),夾頭的另(ling)一端孔徑(jing)、比零(ling)件毛(mao)坯尺(chi)寸大(da)15mm~20mm,深50mm,并在對(dui)稱位置打(da)4個M16~M20頂(ding)絲孔(如用(yong)3個頂(ding)絲不易調(diao)整、找正工(gong)件)。使(shi)用四(si)爪卡盤(pan)裝夾工(gong)件,依靠車(che)床前(qian)端的四爪(zhao)卡盤(pan)和尾座(zuo)夾頭的(de)四個頂絲(si)固定(ding)調正工(gong)件位置(zhi),這種方法方便、實用(yong)、好(hao)操作,俗(su)稱“借餘量”,可以(yi)很好地(di)避免出(chu)現因工(gong)件毛坯(pi)的彎(wan)曲變形造(zao)成影響(xiang)正常加工的(de)問題。
1.車兩(liang)端中心架位
工件調正位置後(hou),操作者依(yi)次車出細(xi)長軸(zhou)兩端(duan)的中(zhong)心架(jia)位,并保證兩(liang)端中心(xin)架位外(wai)徑(jing)尺寸(cun)一緻(zhi),以便(bian)于中(zhong)心架的安(an)裝和(he)調整(zheng),同(tong)時,要保(bao)證所車出(chu)的中(zhong)心架位(wei)表(biao)面粗(cu)糙度和(he)圓(yuan)柱度(du)精度(du),否則會影(ying)響工件下一步(bu)的加(jia)工(gong)精度。
工(gong)件經(jing)過(guo)裝(zhuang)夾後(hou),我們(men)在車床上(shang)首先(xian)就是(shi)要将(jiang)細長(zhang)軸兩端的(de)中心架位車出(chu)來,同時(shi)要保障(zhang)兩端中心(xin)架位(wei)外徑尺寸的一(yi)緻性,方便(bian)中心(xin)架的安裝和調(diao)整,還要保(bao)障所車中(zhong)心(xin)架位的(de)表面粗糙(cao)度和(he)圓柱精度(du),不然(ran)影響下(xia)一個工(gong)序加(jia)工(gong)精度,在(zai)使用數控雙端(duan)面打(da)中(zhong)心(xin)孔機(ji)床的廠家(jia),這個(ge)工序(xu)就不是一(yi)個很難的(de)工序(xu)了,當然(ran)他們一(yi)般是頂着(zhe)中心(xin)孔來(lai)加工,兩端(duan)的夾持位(wei)同時(shi)加工(gong),精(jing)度一緻(zhi)性也(ye)非(fei)常(chang)好,在(zai)細長(zhang)軸加工如(ru)果需要中心架位,在(zai)銑端面打(da)中心孔這個工(gong)序下(xia)一(yi)道工序(xu)加工中心架位(wei),效率(lü)和精度也(ye)是非常高的。
2.車(che)端面(mian)、鑽中心孔(kong)、車卡盤(pan)裝夾位(wei)置
這個工序是(shi)所有軸(zhou)件(jian)加工(gong)中,最重(zhong)要的一(yi)個工(gong)序,加(jia)工軸(zhou)件越(yue)複雜,加工(gong)工序(xu)越多(duo),越需要這(zhe)個工序來(lai)保障以後(hou)每個工件(jian)的車削精(jing)度,和最大(da)可能的提(ti)高細長軸(zhou)加工(gong)效率(lü),在數(shu)控銑(xi)端(duan)面打中(zhong)心孔機床中,我(wo)們将工(gong)件(jian)直接(jie)放在(zai)機床上,完(wan)成加(jia)工(gong)就(jiu)可以(yi)了,但是在(zai)普通車床(chuang)上(shang),我們要(yao)先加上(shang)中(zhong)心架(jia),研磨(mo)中心(xin)架三(san)個支撐(cheng)抓與工(gong)件的(de)接(jie)觸(chu)面,調(diao)整支撐(cheng)抓(zhua)的位置,讓工(gong)件旋轉(zhuan)中心(xin)與機(ji)床軸(zhou)心重(zhong)合(he),還要注(zhu)意的就(jiu)是(shi)支撐(cheng)抓與(yu)工(gong)件外圓(yuan)要保持微(wei)小的(de)接觸(chu),在充分注(zhu)油潤(run)滑(hua)、鎖(suo)緊中(zhong)心架、啟(qi)動(dong)設備(bei),開始車端面,鑽(zuan)中心(xin)孔,車(che)卡盤(pan)夾持位(wei)等,先架上中(zhong)心架(jia),研磨(mo)中心架三(san)個支(zhi)撐爪(zhao)與工件的(de)接觸面,調整支(zhi)撐爪(zhao)的位置,使(shi)工件旋轉中心與機床(chuang)軸心重(zhong)合,并使支(zhi)撐爪與工(gong)件外(wai)圓保(bao)持微小(xiao)間隙接觸,充(chong)分注油潤(run)滑、鎖(suo)緊(jin)中(zhong)心架、啟動(dong)設(she)備,然後(hou),開始車端面、鑽(zuan)中心(xin)孔(kong)、車出卡(ka)盤裝夾位置。 這樣操(cao)作(zuo)的優點(dian)是:中心(xin)架(jia)位粗糙度和(he)圓柱度(du)精度高,支撐工(gong)件牢固、穩(wen)定、調(diao)整方(fang)便(bian),材料毛(mao)坯如(ru)有彎曲變(bian)形等缺陷容易校正(zheng),車端面鑽(zuan)中心(xin)孔的質量(liang)高,并且(qie)不易打(da)刀、不易(yi)折(she)斷中(zhong)心鑽(zuan)。在實際生(sheng)産中,有時鑽出的中心孔(kong)為橢(tuo)圓形或為(wei)棱形,原因(yin)就是(shi)由于(yu)中心(xin)架(jia)位(wei)精度(du)不高造(zao)成的。 做(zuo)這些工作(zuo)對工(gong)作人(ren)員的(de)加工(gong)技能(neng)要(yao)求蠻高(gao)的,操(cao)作(zuo)比(bi)較繁(fan)瑣,但是沒辦法(fa),普車(che)效率就這(zhe)樣,但(dan)是好在能加工(gong)。如(ru)果(guo)使用(yong)數控銑端面打(da)中心(xin)孔機床,效(xiao)率就提升(sheng)很多(duo)了,在(zai)設定好夾(jia)持位後,直接将(jiang)細長(zhang)軸放入雙(shuang)向夾具中(zhong),自動(dong)定中(zhong)心,定位,對(dui)刀,關門(men),啟動程(cheng)序,套(tao)車(che)夾(jia)持位(wei),兩端中心(xin)孔,兩(liang)個端(duan)面(mian)同(tong)時加(jia)工效率(lü)大大提(ti)高,降(jiang)低工人勞(lao)動強度和(he)技術(shu)要求,解(jie)放工人(ren),效率自然就高(gao)了,有點跑(pao)題了(le),本文重點(dian)還是介紹(shao),普通車床(chuang)細長(zhang)軸的加工(gong)技巧(qiao)。
二、裝卡工(gong)件方式
在(zai)工件同軸(zhou)度要求不(bu)是特(te)别高(gao)的情況下(xia),車削細長(zhang)軸通(tong)常(chang)采用一(yi)卡一頂(ding)裝夾的(de)方法,這樣(yang)夾緊(jin)力大(da)、便(bian)于調正(zheng),工件的(de)剛性好,同時配(pei)合使用(yong)跟刀架做(zuo)輔助支撐(cheng),需要注意(yi)的是:卡(ka)盤夾持(chi)工件(jian)的長度要(yao)盡可能(neng)縮(suo)短,并(bing)盡量(liang)多(duo)倒一至(zhi)兩次頭,以(yi)提高(gao)卡盤(pan)爪(zhao)夾(jia)緊面(mian)與工件(jian)頂尖孔的同(tong)軸度,消除(chu)過定位對(dui)工件(jian)造成(cheng)的扭(niu)曲(俗(su)稱别勁),也(ye)可以(yi)在卡盤爪和工(gong)件之間纏(chan)一圈鋼絲并研磨頂(ding)尖孔。
後(hou)頂(ding)尖應(ying)選用(yong)彈性活頂(ding)尖,減(jian)少(shao)細(xi)長軸(zhou)受熱後(hou)的(de)伸長(zhang),避免(mian)因工(gong)件受(shou)熱産(chan)生的熱彎(wan)曲變形(xing),使切削(xue)加工(gong)順利,保證(zheng)零件(jian)的加(jia)工質(zhi)量。
三(san)、調(diao)整(zheng)車床(chuang)加工錐(zhui)度(du)
在加(jia)工細(xi)長(zhang)軸之前(qian),操作(zuo)者必(bi)須首(shou)先調整(zheng)車床加(jia)工錐度,使(shi)車床(chuang)主軸(zhou)旋(xuan)轉中心(xin)與尾座頂尖中(zhong)心一(yi)緻(zhi)。隻有把(ba)車床加工錐度消除(chu)了(le),跟刀架(jia)才能正(zheng)常(chang)的使(shi)用,加(jia)工出(chu)的細(xi)長軸(zhou)質(zhi)量(liang)、精度(du)才能(neng)達到要求(qiu)。
具體方法是:先車削(xue)靠車(che)床尾(wei)座零(ling)件一(yi)端的一段(duan)外徑,再車(che)削鄰近(jin)卡(ka)盤處(chu)零件的一段外(wai)徑,保(bao)持(chi)中拖闆(pan)進刀(dao)刻(ke)度一緻(zhi),然後用(yong)外(wai)徑千分尺(chi)測量兩端(duan)外徑(jing)尺(chi)寸(cun),根據(ju)兩端(duan)尺寸(cun)調整(zheng)尾座(zuo)(可用磁力(li)表檢測尾(wei)座調(diao)整、移動量(liang)),直至(zhi)所車出(chu)的工件(jian)兩端尺(chi)寸(cun)經測量一(yi)緻(調(diao)整車(che)床加工錐度時(shi),可适(shi)當考慮車(che)削加工中(zhong)的刀(dao)具磨(mo)損,和跟刀(dao)架支撐爪(zhao)的磨(mo)損量(liang))。
四、跟刀架(jia)的使(shi)用
正确地(di)使用跟刀架可(ke)以有效(xiao)地提高(gao)工件的(de)鋼(gang)性,避(bi)免工件震(zhen)動,減(jian)小工(gong)件變(bian)形。三(san)支撐爪的(de)跟刀架使用的較為(wei)普遍(bian),它的(de)優點(dian)是:在(zai)車削(xue)加工(gong)中,跟刀架(jia)的三個支撐爪(zhao)和車(che)刀從四個(ge)方向(xiang)抵住(zhu)工件(jian),使工(gong)件上下、左右都不能(neng)移(yi)動,車削(xue)時更加穩(wen)定,不(bu)易産生振動。
使(shi)用跟刀(dao)架時,操作者要首先研(yan)磨跟刀架(jia)的三(san)個支撐(cheng)爪和工(gong)件之間的(de)接觸(chu)面,使其保持良(liang)好接觸(chu),和(he)相同(tong)的微(wei)小間隙,保(bao)持松(song)緊适當并可以(yi)自由(you)移動(dong)同時,要充(chong)分冷(leng)卻、潤(run)滑。 如果跟(gen)刀架(jia)的三(san)個支(zhi)撐爪(zhao)和工件接(jie)觸太松(song)或(huo)不接(jie)觸,就(jiu)起(qi)不到支(zhi)撐作用(yong),提(ti)高不了細(xi)長軸的剛(gang)性,在(zai)加工中工(gong)件會(hui)出現震動(dong)。如果支(zhi)撐(cheng)爪的(de)壓力(li)過大(da),或三(san)個支(zhi)撐爪(zhao)的壓(ya)力不(bu)均,工件在(zai)切削加工(gong)中會(hui)出現(xian)不穩定,造(zao)成切削深度不均,工件直徑大(da)小不(bu)一(yi),産生“竹(zhu)節”形(xing)。
同(tong)時(shi),操作(zuo)者要注(zhu)意力集(ji)中,密(mi)切觀察跟(gen)刀架三個(ge)支撐(cheng)爪和(he)工件(jian)之間(jian)的松緊(jin)變化程(cheng)度,注(zhu)意後頂尖(jian)和工件之(zhi)間的松緊(jin)程度并及(ji)時做(zuo)出調(diao)整。
在(zai)粗加(jia)工和半精(jing)加工時,可(ke)将跟(gen)刀架(jia)跟在(zai)車刀(dao)後面(mian);精加(jia)工時(shi)将跟(gen)刀架跟在(zai)車刀前面(mian),以避(bi)免精(jing)加(jia)工表面(mian)被跟刀架(jia)的三(san)個支(zhi)撐爪劃傷(shang),這樣可以保證(zheng)加工(gong)出的工件(jian)尺寸(cun)精度(du)和表(biao)面粗(cu)糙度達到(dao)要求。
五、使用反(fan)向走刀切削
反(fan)向切削是(shi)指在細長軸的(de)車削(xue)過程中(zhong),車刀從(cong)車床(chuang)卡盤方向(xiang)向尾架(jia)方(fang)向進給加(jia)工,這樣,切(qie)削加工(gong)過程中産生的軸向切(qie)削力(li)使細(xi)長軸(zhou)受拉并由尾座(zuo)承受(shou),可以(yi)防止和減(jian)小工(gong)件的(de)震動,消除(chu)軸向切削(xue)力引(yin)起的(de)彎曲變(bian)形。 具體(ti)的方法(fa)是:可先(xian)用合(he)金60°車刀在(zai)靠近(jin)卡盤的一(yi)端車出一段基(ji)圓,然(ran)後将(jiang)跟刀(dao)架支撐在基圓(yuan)上,車(che)刀在跟刀(dao)架前(qian)面(mian),在(zai)基圓(yuan)上輕(qing)輕對刀,達(da)到深淺合适、直(zhi)徑尺寸(cun)一(yi)緻,然(ran)後就可以直接(jie)走刀進行切削(xue)加工。
六、充(chong)分使(shi)用冷(leng)卻(que)潤(run)滑液(ye)
冷卻潤滑(hua)液的(de)作用(yong)非(fei)常大,一(yi)般使用15%的(de)乳化(hua)液。它(ta)能快(kuai)速吸(xi)收并帶走(zou)大量的切(qie)削(xue)熱,降低(di)車刀和工件的(de)溫度(du),防止工件(jian)的熱變形(xing)。細長(zhang)軸加工(gong)的(de)一個(ge)關鍵(jian)問題(ti),就是需要(yao)解(jie)決(jue)工件(jian)的熱(re)變形(xing)問題(ti)。
切削細(xi)長軸零(ling)件因走刀時間比較長(zhang),不可避(bi)免的會出現車(che)刀和跟刀架支(zhi)撐爪的(de)磨損,這(zhe)就對(dui)切削加工(gong)造成很(hen)大(da)的影(ying)響,冷(leng)卻(que)潤(run)滑液(ye)可以滲透(tou)到工(gong)件和(he)刀(dao)具、工件(jian)和跟(gen)刀架之間(jian),形成(cheng)一層保護(hu)膜,減小工件和(he)刀具(ju)之間(jian)、工件(jian)和跟(gen)刀架(jia)支撐(cheng)爪之(zhi)間、刀(dao)具和(he)鐵屑(xie)之間(jian)的摩(mo)擦,降(jiang)低切(qie)削力(li)和切削(xue)熱(re),減少(shao)刀具(ju)和跟(gen)刀架(jia)支撐爪(zhao)的(de)磨損(sun),提高(gao)工件的表(biao)面質量。同時,它(ta)還能提(ti)高斷屑(xie)效果,将(jiang)鐵(tie)屑快速沖走(zou),使切削(xue)加工順利(li)進行(hang)。
七、合(he)理使(shi)用刀(dao)具
合理使用刀具可(ke)以減小切(qie)削力、切削熱、減(jian)小震動和(he)彎曲(qu)變形(xing),保持(chi)車刀鋒利(li)可以有效(xiao)地減(jian)少切削熱,使切(qie)削加工順(shun)利進行(hang),刀(dao)具常(chang)用合(he)金牌(pai)号YT15的(de)60°車刀。
車刀要選(xuan)取較大(da)的(de)前角(jiao)15°~30°以保(bao)持車(che)刀鋒利。同(tong)時,為(wei)增大(da)前角可以(yi)将車(che)刀裝得略(lue)高于(yu)工件中(zhong)心,使後(hou)角減小(xiao)可(ke)以使(shi)車刀後面(mian)對工件起到支撐作(zuo)用,減(jian)小工(gong)件的(de)震動。 車(che)刀要增(zeng)大主偏角(jiao),可以(yi)減小徑(jing)向力,減(jian)小彎曲變形。為(wei)提高(gao)已(yi)加工表(biao)面的質(zhi)量,使鐵(tie)屑流待加工表(biao)面,刀具刃(ren)傾角(jiao)應選(xuan)為正值。為(wei)使切屑(xie)順(shun)利卷曲、折(she)斷(duan),前刀面(mian)應磨出斷屑槽(cao),刀尖(jian)圓(yuan)弧(hu)盡可(ke)能減(jian)小(xiao),以(yi)減小(xiao)切削(xue)力(li)。
八(ba)、合理(li)選擇切削(xue)用量(liang)
加工(gong)細(xi)長軸要(yao)盡量(liang)選擇(ze)中、低(di)轉速,減小離心(xin)力,從(cong)而減(jian)小工(gong)件的彎(wan)曲變形(xing)。切削(xue)用量(liang)選擇的是(shi)否(fou)合(he)理,對(dui)切削過(guo)程(cheng)中産(chan)生的(de)切削力的(de)大小(xiao)、切(qie)削熱的(de)多少(shao)是不同的(de),因此對車(che)削細(xi)長軸時引起的(de)變形(xing)也(ye)是(shi)不同(tong)的。
1.切(qie)削(xue)深度
随(sui)着切削(xue)深(shen)度的增大,車時(shi)産生(sheng)的切削力、切削熱随之(zhi)增(zeng)大,引(yin)起細(xi)長(zhang)軸(zhou)的受力、受(shou)熱(re)變形也(ye)增大。因此在車(che)削細(xi)長(zhang)軸(zhou)時,操(cao)作者(zhe)應盡(jin)量減(jian)小切(qie)削深度。
2.進(jin)給量
進(jin)給(gei)量增(zeng)大會使(shi)切削厚(hou)度增加,切(qie)削力增大(da)。但切削力(li)不是(shi)按(an)正(zheng)比增(zeng)大,因(yin)此(ci)細(xi)長軸(zhou)的受力變形系(xi)數有所(suo)下(xia)降。如(ru)果從提高切削效率(lü)的角度來(lai)看,增(zeng)大進給量比增(zeng)大(da)切削深(shen)度有利。
3.切(qie)削速度
提(ti)高切削速(su)度有利(li)于(yu)降低(di)切削力。這(zhe)是因(yin)為,随着切(qie)削速(su)度的(de)增大,切削(xue)溫度提(ti)高(gao),刀具(ju)與工件(jian)之間的(de)摩擦(ca)力減(jian)小,細(xi)長軸(zhou)的受(shou)力變(bian)形減(jian)小。但(dan)切削速度(du)過高容易(yi)使細(xi)長軸在離心力(li)作用(yong)下出(chu)現彎(wan)曲,破(po)壞切削過(guo)程的平穩(wen)性,所以(yi)切削速(su)度應(ying)控(kong)制(zhi)在一(yi)定範(fan)圍(wei)。對(dui)長徑(jing)比較(jiao)大的工件(jian),切削(xue)速度要适(shi)當降低。
細長軸(zhou)的加(jia)工(gong)技術雖(sui)然較(jiao)難掌握,但(dan)隻要(yao)找(zhao)出(chu)規律,不斷總結(jie)經驗(yan),仍然可以加工(gong)出合格的細長(zhang)軸工件(jian)。 當(dang)然先(xian)進社會是(shi)個效(xiao)率社(she)會(hui),競(jing)争無(wu)處不在,普通車(che)床加工細長軸(zhou)還将長期存在(zai),但是在(zai)大(da)批量生産(chan)中,普通車(che)床+銑端面(mian)打中(zhong)心孔(kong)機床方式(shi),或者數控(kong)銑端(duan)面打(da)中(zhong)心孔機(ji)床+數控車(che)床的(de)方式(shi)已(yi)經成為(wei)當前細(xi)長(zhang)軸加工的主(zhu)流。