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        簿壁套筒零件加工防變形的技巧

        2015-04-26 08:22:24李銀玉吳敬
        機床與液壓 2015年10期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)應力精車外圓

        李銀玉,吳敬

        (沈陽工學院,遼寧沈陽 110005)

        某公司加工一種簿壁套筒零件,如圖1所示。材質(zhì)銅合金,零件尺寸為外徑φ160 mm,內(nèi)徑φ154 mm,壁厚3 mm,內(nèi)外徑表面粗糙度均為1.6μm。該零件的加工最大難點是變形問題,若大批量加工可以設(shè)計制作工裝夾具,用夾具來控制變形。但該零件數(shù)量有限,制作夾具要增加費用,加工成本上升,造成浪費。于是決定采用特殊加工技巧,在不使用專用夾具的情況下,在臥式車床上,采用自定心卡盤一次裝夾,完成零件內(nèi)外圓及端面加工,并能控制變形,保證加工精度和表面粗糙度。

        圖1 零件示意圖

        1 防止裝夾變形毛坯下料尺寸的確定

        由于零件壁厚僅3 mm左右,在卡爪徑向力作用下,會造成裝夾變形。為防止出現(xiàn)變形,毛坯的下料尺寸應科學、合理。毛坯采用鑄造銅合金管,其長度由三部分組成,工件長度A、切斷寬度B和卡盤裝夾長度C,其中裝夾長度C取15~20 mm,加工零件內(nèi)外圓時,加工到切斷部位最大位置點D,從而使裝夾部位保證較厚狀態(tài),消除變形影響,見圖2。

        圖2 毛坯示意圖

        2 采用內(nèi)外圓交替加工方法

        為防止加工中由于切削力影響產(chǎn)生振動和變形,在內(nèi)外圓粗車、半精車和精車3個過程中均采用交替加工方法,即車一刀外圓,再車一刀內(nèi)孔,如此反復直到精車完成。采用交替加工方法,可以使外圓,內(nèi)孔在車削過程中受不同切削力影響,而造成變形相互抵消,從而實現(xiàn)在車削加工過程中,最大限度保證外圓、內(nèi)孔加工時的尺寸精度和形位精度。

        3 粗車、半精車后安排低溫時效處理

        零件在車削過程中,其內(nèi)部不可避免會產(chǎn)生內(nèi)應力,內(nèi)應力的產(chǎn)生和不斷釋放會產(chǎn)生變形。為及時消除內(nèi)應力,在粗車和半精車后,分別安排一次低溫時效處理,溫度在200℃左右。通過低溫時效處理,消除內(nèi)應力,減少變形影響。

        4 防止切斷變形的措施

        全部零件精車完成后,對零件進行切斷時,發(fā)現(xiàn)在切斷處產(chǎn)生變形。其原因是由于使用切斷刀進行零件切斷時,刀具作用力較大,而零件的壁厚較簿,在內(nèi)應力、切削力共同作用下,造成零件切斷處變形,這種變形往往會使零件變成廢品。防止變形的措施是半精車后選用切斷刀在零件切斷位置處先車一刀,保留壁厚單邊1~1.5 mm(留精加工余量)。這樣做有兩個作用:(1)釋放切斷口處的內(nèi)應力,從而將最后全部切斷時產(chǎn)生的變形降低最低;(2)減小最終切斷時加工余量,使切削深度減小,切削時間縮短,從而減小應力及切削力影響。

        5 精加工采取措施

        精加工是零件加工最后一道工序。隨著加工的進行,零件壁厚越來越小,剛性變差,易產(chǎn)生變形。為防止變形產(chǎn)生,作者采取的措施是:精車內(nèi)孔時,外圓纏膠布;精車外圓時,內(nèi)孔塞橡膠球。精車內(nèi)孔時,外圓纏膠布,增加零件緊固力,防止零件脹口。精車外圓時,內(nèi)孔塞橡膠球,橡膠球產(chǎn)生膨脹力,支撐零件內(nèi)孔,增加零件剛性,減小零件變形。同時膠布和橡膠球還起到吸收切削振動效果。見圖3。

        圖3 零件內(nèi)孔塞橡膠球示意圖

        6 合理選擇切削參數(shù)

        粗加工時,為盡量快速去除零件毛坯的多余材料,吃刀深度選擇1~1.5 mm,主軸轉(zhuǎn)速600~800 r/min,進給量0.12 mm/r。

        精加工時吃刀深度為0.2 mm,主軸轉(zhuǎn)速1 000 r/min,進給量0.1 mm/r。

        選擇較高的主軸轉(zhuǎn)速,其目的是使切屑流向刀具側(cè),并在高速下甩出,避免切屑纏繞零件拉傷零件表面。

        為減小切削時的徑向力,盡可能選擇75°以上的主偏角刀具,這樣可以在切削過程中使軸向切削力增大,而徑向力減小,降低零件在徑向力作用下產(chǎn)生的變形。為使切削輕快,選擇刀具前角3°~5°,后角3°~6°,同時為使排屑流暢,前刀面圓弧應淺一些。

        7 結(jié)束語

        采用上述加工技巧,經(jīng)過實踐驗證,在不使用專用夾具情況下,能較好地實現(xiàn)簿壁零件的加工,且能保證加工精度。該加工技巧為同類零件加工提供借鑒。

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