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        薄壁圓弧形工件加工方案

        2015-02-19 07:47:01濰柴職業(yè)技術(shù)學(xué)院山東261001鄭國(guó)棟
        金屬加工(冷加工) 2015年11期
        關(guān)鍵詞:心軸外圓切削力

        ■濰柴職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (山東 261001) 鄭國(guó)棟

        薄壁圓弧形工件加工方案

        ■濰柴職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (山東 261001) 鄭國(guó)棟

        摘要:介紹在數(shù)控車(chē)床上加工薄壁圓弧形工件的方法及夾具的應(yīng)用。該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)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(qiáng)的應(yīng)用和推廣價(jià)值。

        1. 工件結(jié)構(gòu)及原設(shè)計(jì)工藝

        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(shè)計(jì)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(chē)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(diǎn),故加工難度較大。

        圖1 工件

        2. 加工存在的主要問(wèn)題

        該工件的加工主要存在以下問(wèn)題:

        (1)裝夾變形問(wèn)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(wèn)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(dòng),影響工件的加工精度和形狀尺寸。

        (3)熱變形問(wèn)題:加工時(shí)易產(chǎn)生熱變形,一般實(shí)心工件切削熱能夠向內(nèi)部傳導(dǎo),故溫度不會(huì)有太大上升,但空心壁薄工件的切削熱傳導(dǎo)較慢,故加工時(shí)會(huì)有明顯的升溫,使工件的尺寸得不到保證。

        3. 加工方案的確定

        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(gè)要解決的問(wèn)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(shí)為了減小切削力和振動(dòng),應(yīng)合理地選用車(chē)刀的幾何參數(shù),使精車(chē)刀保持鋒利,盡量減少切削力對(duì)工件變形的影響。

        具體應(yīng)從以下幾個(gè)方面采取措施:①采用軸向夾緊夾具,防止工件徑向夾緊時(shí)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(shí),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(shí),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(chē)刀保持鋒利,盡量減少切削力對(duì)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。

        4. 加工順序的確定

        根據(jù)該工件的特點(diǎn),確定加工順序?yàn)橄葍?nèi)后外,即先加工內(nèi)表面,后加工外表面。加工內(nèi)表面時(shí),用三爪自定心卡盤(pán)直接裝夾工件毛坯外圓;加工外表面時(shí),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(lái)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(shuō)明該專用夾具的具體應(yīng)用。

        (1)車(chē)削內(nèi)表面工序:①粗車(chē)基準(zhǔn)外圓φ68mm,長(zhǎng)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(chē)削外螺紋M72×1mm,粗、精鏜內(nèi)孔。

        (2)車(chē)削外表面工序:①車(chē)制夾具。車(chē)特形面心軸(見(jiàn)圖2),車(chē)鎖緊螺紋套(見(jiàn)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(pán)反爪裝夾圖3所示鎖緊螺紋套工件毛坯外圓,工件車(chē)至達(dá)圖樣要求。車(chē)完后外圓焊接φ12mm×30mm圓棒(見(jiàn)圖4),用于鎖緊工件時(shí)用。再用三爪自定心卡盤(pán)正爪夾圖2所示特形面心軸工件外圓,精車(chē)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(shí)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(dòng)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(jiàn)圖5),對(duì)刀后便可開(kāi)始車(chē)削。

        5. 工藝要求

        對(duì)于這種圓弧壁薄特形面工件的加工,應(yīng)注意下列工藝要求:①加工時(shí)必須先粗車(chē)后精車(chē)。②加工時(shí)先內(nèi)孔后外形。③車(chē)削時(shí)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(chē)刀鋒利。⑤粗車(chē)、精車(chē)時(shí)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

        6. 結(jié)語(yǔ)

        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(dòng)等一系列問(wèn)題,能保質(zhì)保量地完成生產(chǎn)任務(wù)。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 李光. 車(chē)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(jī)械工業(yè)出版社,2007.

        [3] 張超英. 數(shù)控車(chē)床[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

        收稿日期:(20150227)

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