■濰柴職業(yè)技術(shù)學院 (山東 261001) 鄭國棟
薄壁圓弧形工件加工方案
■濰柴職業(yè)技術(shù)學院 (山東 261001) 鄭國棟
摘要:介紹在數(shù)控車床上加工薄壁圓弧形工件的方法及夾具的應用。該夾具結(jié)構(gòu)簡單、實用,便于制造,定位精度高,特別適用于帶螺紋的薄壁圓弧類中、小型工件的加工,具有較強的應用和推廣價值。
因企業(yè)新產(chǎn)品試制的需要,需加工如圖1所示的薄壁圓弧工件,工件材料為棒料2A12―T4,下料尺寸為φ80mm×100mm。
該工件原設計工藝是用鋁板沖壓拉伸的方法制成,但由于產(chǎn)品未定型、沖壓模具成本高等原因,改為用棒料在數(shù)控車床上試制加工。該工件由于壁薄、剛性差、不易夾持及易變形等特點,故加工難度較大。
圖1 工件
該工件的加工主要存在以下問題:
(1)裝夾變形問題:該工件形狀不規(guī)則,壁厚較薄,僅為2.5mm,剛性差,容易產(chǎn)生裝夾變形。
(2)加工變形問題:由于工件壁薄,在夾緊力、切削力和切削熱的作用下易變形和振動,影響工件的加工精度和形狀尺寸。
(3)熱變形問題:加工時易產(chǎn)生熱變形,一般實心工件切削熱能夠向內(nèi)部傳導,故溫度不會有太大上升,但空心壁薄工件的切削熱傳導較慢,故加工時會有明顯的升溫,使工件的尺寸得不到保證。
根據(jù)以上分析可知,只要解決了這些影響變形的因素,就能加工出合格的零件。
工件裝夾是加工中第一個要解決的問題,該零件外形不規(guī)則且壁薄,不易采用徑向夾緊,所以采用軸向夾緊的方法,即軸向拉緊增大摩擦力的方法。加工時為了減小切削力和振動,應合理地選用車刀的幾何參數(shù),使精車刀保持鋒利,盡量減少切削力對工件變形的影響。
具體應從以下幾個方面采取措施:①采用軸向夾緊夾具,防止工件徑向夾緊時產(chǎn)生變形。②增加裝夾接觸面積,提高工件的剛性,改善夾緊力的分布,以減少夾緊力和切削力的影響。③工件分粗、精加工階段,粗加工時,以提高生產(chǎn)效率為主,采用較大夾緊力和較大切削用量,使毛坯尺寸盡快接近零件的尺寸要求。精加工時,宜采用較小的切削用量,以保證零件的加
工質(zhì)量。④合理選擇刀具的幾何參數(shù),使精車刀保持鋒利,盡量減少切削力對工件加工變形的影響。⑤充分澆注切削液,降低切削熱,防止工件熱變形。
根據(jù)該工件的特點,確定加工順序為先內(nèi)后外,即先加工內(nèi)表面,后加工外表面。加工內(nèi)表面時,用三爪自定心卡盤直接裝夾工件毛坯外圓;加工外表面時,用專用夾具特形面心軸支撐內(nèi)表面,采用軸向夾緊方法來加工外表面,這樣就能增加工件剛性,減少變形,從而保證加工精度。
下面以該工件加工工藝步驟為例,具體說明該專用夾具的具體應用。
(1)車削內(nèi)表面工序:①粗車基準外圓φ68mm,長50mm。②裝夾φ68mm外圓,鉆中心孔,鉆φ9m m、深度89m m孔,鉆φ23mm、深度70mm孔。③車削外螺紋M72×1mm,粗、精鏜內(nèi)孔。
(2)車削外表面工序:①車制夾具。車特形面心軸(見圖2),車鎖緊螺紋套(見圖3)。下料φ85mm×170mm、φ95mm×25mm各一件,材料為45鋼。先用三爪自定心卡盤反爪裝夾圖3所示鎖緊螺紋套工件毛坯外圓,工件車至達圖樣要求。車完后外圓焊接φ12mm×30mm圓棒(見圖4),用于鎖緊工件時用。再用三爪自定心卡盤正爪夾圖2所示特形面心軸工件外圓,精車至圖樣尺寸要求,其外形加工完畢后,不能卸下,以備裝夾工件時保證其同軸度要求。②加工零件外表面。將內(nèi)孔加工完成后的工件外螺紋M72×1mm擰入圖3所示鎖緊套上,旋緊后將鎖緊套M80×1mm擰入特形面心軸上,轉(zhuǎn)動鎖緊套用力旋緊(可用施力套筒套在圖4所示φ12mm×30mm圓棒上旋緊),使工件內(nèi)圓弧孔與特形面心軸內(nèi)、外圓弧面緊密配合相貼,將工件壓緊貼合在特形面心軸上(見圖5),對刀后便可開始車削。
對于這種圓弧壁薄特形面工件的加工,應注意下列工藝要求:①加工時必須先粗車后精車。②加工時先內(nèi)孔后外形。③車削時一定要加注切削液,防止工件熱變形。④刀具參數(shù)選用要盡量減小切削力的影響,多采用大前角使車刀鋒利。⑤粗車、精車時盡量使工件尺寸保持一致,以利于下一工序加工。
圖2 特形面心軸
圖3 鎖緊套
圖4 帶施力裝置的鎖緊套
圖5 總裝圖
使用這種方法加工薄壁圓弧特形面,能有效解決裝夾、變形和振動等一系列問題,能保質(zhì)保量地完成生產(chǎn)任務。
參考文獻:
[1] 李光. 車工[M]. 延吉:延邊人民出版社,2000.
[2] 龔仲華. 數(shù)控技術(shù)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2007.
[3] 張超英. 數(shù)控車床[M]. 北京:化學工業(yè)出版社,2003.
收稿日期:(20150227)