S136模具钢-瑞典一胜百镜面塑胶模具钢

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    细长杆类零件基于质量控制的车加工工艺优化

      
    发布时间:2019年04月23日 来源:S136模具钢 作者:苏州S136 点击:
      

      细长杆类零件被广泛地应用于各类机械中。尽管此类零件在结构上较为简单,但是其精密度却容易受到诸多因素的影响。为此,本文对影响细长杆零件加工精密度的各种因素进行了分析,并对其相关的加工工艺优化措施进行了阐述,进而提高细长杆类零件的整体质量。

      在当下的诸多机械设备中, 都会应用到细长杆件。由于细长杆件的加工难度较大, 工序较为复杂, 进而给各个机械加工企业带来了诸多困难。随着我国数控技术的不断进步, 使得数控机床成为了诸多机械加工企业常用的机械设备之一。这也得以于数控机床自身的优势, 如刀架富有稳定性、进给速度较为平衡、锥度具有可调性、轨道精度较高、加工效率高等等。然而, 尽管如此, 由于受空间的限制, 使得数控机床无法被广泛地应用于加工细长杆件。为此, 有效地控制细长杆类零件车的质量, 就需要优化加工工艺。

      1 优化细长杆类零件车加工工艺的重要性

      首先, 我国当下诸多的机械设备中都应用到细长杆件, 一旦细长杆件在加工过程中存在加工精度不准或者质量问题, 将会严重的影响到后续各类机械设备的使用安全性, 进而给各使用者的生命财产安全带来潜在威胁。这就需要加工企业优化细长杆类零件车加工工艺, 以此来确保细长杆类零件车的质量。其次, 细长杆件一旦出现质量问题, 还会额外增加使用者的维修成本。这不仅会给使用者增加负担, 也会影响到细长杆类零件车加工企业的信誉, 进而降低企业的竞争力, 影响到企业的生产效益。因此, 优化细长杆类零件车加工工艺对使用者或者生产企业而言, 都十分重要[1]。

      2 细长杆件车削加工的特征

      通过研究相应的理论, 我们发现, 细长杆件加工精度的主要影响因素是受力变形与受热变形。以下内容将对两大主要影响因素展开分析。

      2.1 受力易发生变形

      细长杆件刚性较差, 在高速车削过程中, 受到夹紧力、切削力、重力等不同力量的综合作用力, 极易发生弯曲变形。而一旦发生变形, 细长杆件就会产生不同程度的振动, 进而影响到弓箭的圆柱度与表面的粗糙度。同时, 细长杆件的表面质量的精密度也会受到弓箭弯曲与车削振动的影响。比如, 当工件弯曲过大时, 车削时产生的振动越大, 进而无法保证细长杆件表面质量的精度。

      2.2 受热易发生变形

      细长杆件在车削的过程中, 除了会受到各方面施加的压力, 同时也会产生相应的热量。然而, 细长杆件的散热性能差, 且易膨胀。而车床主轴卡盘与尾架顶尖之间的距离是固定不变的, 一旦工件的热伸长达到一定数值时, 就会出现弯曲变形。

      3 预防细长杆件加工变形的加工工艺优化措施

      3.1 加工前对细长杆件进行有效校正

      细长杆件毛坯会经过诸多工序方可成品。而细长杆件的毛坯多是锻造或者拉伸件, 在经过制造、储存运输、装夹等工序时会受到各种各样的应力, 并发生变形或者弯曲, 这些都会严重地影响到车削质量。而为了有效规避以上问题, 就需要在正式加工细长杆件前对其进行有效地校正。

      校正工作需要遵循相应的工作标准来进行:首先, 在粗车时要尽量保证工件加工余量的一致性。其次, 在半精车与精车时要尽量保证待加工表面与已加工表面的相对位置符合相应要求。而校正的主要工作内容是校直。通过校直可以有效规避掉加工余量不匀称导致的车不圆, 或者弯曲离心率过大导致细长杆的弯曲度增大而无法车削等问题。就我国当下的校直方法来看, 主要包括三种类型:凸点直击法、凹面延展法、拖板挤压法[2]。

      (1) 凸点直击法。细而长的杆件在校直时多是采用此种方法。具体的操作方法是, 以低速旋转工件, 并用粉笔将凸点标记出来。在工件凸点的背面垫上凹型铁块, 并用手锤打杆件凸点, 使细长杆件伸直。此工序需要反复进行, 并通过旋转的方式查看伸直的程度, 直至工件校直。

      (2) 凹面延展法。对于一些杆径较大、杆长度较大的细长杆, 多会采用此种方法校直。具体的操作方法是, 首先, 于杆件的两端钻出一个中心孔, 并由主轴顶尖和车床尾座顶尖共同负责支承。其次, 通过手动转动工件, 用粉笔将凸点标记出来。再次, 在车床导轨上垫上长木块或者铁块, 并于杆件的弯曲凸点处设置一个V型或者凹弧型螺纹千斤顶, 稍过支撑。最后, 用手锤等工具反复击打杆件的凹面, 使凹面材料延展, 进而校直杆件。

      (3) 拖板挤压法。当细长杆的杆长较短时, 多是采用此种方法校直。具体的操作方法是:首先, 利用车床将工件旋转起来, 并用一根长度约为三十厘米的木棍于方刀台与拖板上, 并摇动拖板, 将木棍压向工件弯曲的部分。其次, 接着移动拖板, 并有效防止工件脱出, 当工件旋转几秒钟后, 将中拖板拆除和送退尾座顶尖。以上步骤经过反复操作, 就可以校直杆件。

      3.2 合理选择杆件装夹方式

      目前常用的杆件装夹方式有三种:双顶尖轴向装夹、跟刀架与中心架、轴向拉夹法减少压应力。

      (1) 双顶尖轴向装夹。此种方式可以细化为两种方式:一夹一顶与双尖对顶。两种方式均具有一定的局限性。一夹一顶方式, 当顶尖顶得过紧时, 会造成细长杆受到轴向挤压而发生变形。同时, 机床卡爪过紧时也会造成过定位, 使得卡盘与顶尖不同轴。为了有效规避以上弊端, 可以在细长杆件的左端放置一个开口钢圈, 有效防止过定位。

      双尖对顶装夹可以在很大程度上保证同轴度, 但是也存在着装夹刚性差、变形大、振动大等问题。因此此种方法比较适用于长径比较小, 加工余量较小的杆件。

      (2) 跟刀架与中心架。此种方式可以最大程度上确保细长杆件形状的精准性, 并有效地减少表面的粗糙度。在采用跟刀架时, 需要对其材质进行合理选择。根据应用效果来看, 多会选择耐磨铸铁或者铸钢。如果使用中心架, 需要提前于工件上车出搭建中心架的沟槽。当细长杆的长径比过大时, 沟槽不便于进行车削。此时, 可以在细长杆上设置一个过渡套筒, 防止卡爪与毛坯轴接触, 并保证车削的精准度。

      (3) 轴向拉夹法减少压应力。采用此种方法可以将杆件中的压应力消除, 进而防止轴向切削力压弯杆件。具体的操作方法是将细长杆件的左端用卡盘夹紧, 并用专业的夹拉头夹紧右端。此时将夹拉头与卡盘方向施加力量, 保证车削过程中细长杆件所受的轴向拉力均衡, 且不会被车刀轴向切削力压弯。同时, 轴向拉力还可提高杆件的刚性与加工精度。

      3.3 科学合理地选择刀具与几何参数

      车刀的前角、主偏角、刀倾角会影响到切削刀的实际大小。因此, 科学合理地选择这些要素参数就尤为重要。前角的大小与切削力、切削温度、切削功率三者之间有着密切的关系。比如, 当前角缩小时, 切削力则会增大, 因此, 在不影响车刀强度的前提下, 可以最大限度的增大刀具的前角。主偏角的大小会受到轴向切削力、径向切削力与切向切削力的影响。当主偏角减小时, 径向切削力就会增大, 而切向切削力就会减少。刃倾角的大小会影响到切屑的流向、刀尖的强度、以及各个切削分力的比例关系。当刃倾角减小时, 径向切削力就会快速增大, 而轴向切削力与切向切削力受到的影响要较小。通常, 刃倾角为-10°~+10°, 可使3个切削分力的比例关系相对合理。

      3.4 科学合理地选择切削用量

      切削用量主要由三部分组成, 即切削深度、进给量、切削速度。切削用量的大小与加工效率、切削力、切削热三者之间有着必然的联系。因此, 科学合理地选择细长杆件车削中的切削用量就显得尤为重要。首先, 工艺系统的刚度要维持平衡, 切削深度、切削力与切削热三者之间要成正比。其次, 细长杆件在车削时, 要选择较小的切削深度, 进而减少力变形和热变形。再次, 进给量与切削厚度之间要成正相关。

      通过增加进给量比例来提高切削效率。最后, 切削速度与切削力成反相关。为了减少细长杆的受力变形程度, 需要提高切削速度, 以此来提升切削温度, 并减小刀具与工件之间的摩擦力。

      3.5 对切削液的种类进行科学合理地选择

      切削液具有冷却与润滑的作用。在选择切削液时, 要充分地考虑两点作用, 选择出适宜的切削液。就我国当下的选择情况来看, 加工单位多是选择流量充足的冷却液润滑。这不仅可以有效地冷却工件与跟刀架支承爪, 也可以更好地润滑支承面, 进而保证工件表面的摩擦力。

      4 结语

      总之, 随着我国社会经济的快速发展, 细长杆类零件被广泛应用于诸多行业中。这就对细长杆类零件车的质量提出了更高的要求。以上内容对优化细长杆类零件车加工工艺的重要性、细长杆件车削加工的特征、与预防细长杆件加工变形的加工工艺优化措施进行了分析。希望可以给相关工作人员带来一定的启示作用。

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