工人們常說:鉗工怕鑽眼,車工怕車杆。車工怕車杆就是指車細長軸(zhóu)。因為細長軸工件的細長比大,剛性(xìng)差,切削中易熱脹變形和振動;連續切(qiē)削時間長,刀具磨損量大,致使工件形位精度和表麵粗糙度不容易達到圖樣(yàng)要(yào)求,可見車削細長軸是難掌握的加工技術。
易產生彎曲(qǔ)與振動因為細長軸的長徑比大,剛性很差,車削時(shí)如果裝夾不當,很容易因(yīn)切削力及重力的作用而發生彎(wān)曲變形,從而產生振動(dòng),影響加工精度和表(biǎo)麵粗糙度(dù)。熱變形大由於軸向(xiàng)尺寸大且散熱性差,在切削熱的作(zuò)用下,會產生相當大的線膨脹。如果軸的(de)兩端為固定支承(chéng),則工件會因受熱膨脹而擠壓變形(xíng)。當軸高速旋(xuán)轉時,這種彎曲引起的離心力會進一步加大軸的變形。 刀具磨損大由於細長軸軸向尺寸大,進給量較小,走刀所用時間很長,刀(dāo)具磨損(sǔn)大,工件容易(yì)產生錐度。
對(duì)操作(zuò)者(zhě)的技能要求高在細長軸整個車削過程中(zhōng),對機床的調整(zhěng)、輔具的應用、刀具與切削用量等都提出了嚴格的(de)要求。如某一環節處理不當,都可能影響加工精度(dù)。
長期以來,“跟刀架車(chē)削法”、“反向車(chē)削法”等加工方法是我國解決(jué)細長軸車削的傳(chuán)統加工(gōng)模式。近些年來,隨著工業生產中對與細長軸類零件需求的增加(jiā),特別是航天用的鋁基複合材料的細長(zhǎng)螺杆(gǎn)、機床用高精度的傳動絲杠等,對細長軸的加工提出了更高的要求。於(yú)是國內許多學者專家對細長軸的加工進行(háng)了(le)深入(rù)研究,並提出了很多改(gǎi)進辦法(fǎ)。針對細長軸的結構特點,現在大多采用大進給量反向切削的方法以消除軸向切(qiē)削力(lì)所引起的(de)彎曲變形。但采用此法,應對(duì)工件的裝火方法、刀具、火具等方麵作如下改進:機床的調整細長軸(zhóu)的加工過程需要使用(yòng)床身導軌的全部或大(dà)部分,因此機床(chuáng)本身的精度對加工效率、質量有著相當重要的影響。首先,檢驗(yàn)車床尾座套筒中心(xīn)與主軸旋轉(zhuǎn)中心是否在同一中心線上,就車床導軌而言(yán)不能產生高低不平或(huò)橫向水平位移;其次,檢驗調整主軸間隙,使主軸旋轉平穩,大、中、小滑板配合間(jiān)隙適當;然後要求床身導軌平直不能出現凸凹現象。跟刀架與中心架是車削加工細長軸時不可缺少的輔具。
輔具的正確使用對保證切(qiē)削加工的順利進行和提高工件(jiàn)的加工(gōng)質量起著重要作用(yòng)。普通車床上的跟刀架有兩個支(zhī)承塊,與工件接觸麵(miàn)小,剛性差(chà),不能滿足高速切削細長軸的要求。改用帶有二個弧(hú)麵支承塊的跟刀架,支承塊的軸心線互成900。每(měi)個支承塊用較好的耐磨HT200 灰鑄鐵製造,因為這種材料的磨(mó)損較小能保證加工(gōng)精度,不會研(yán)傷工件表麵,能提高工(gōng)件表麵(miàn)的光潔度,同時可注入冷卻液。支承塊弧麵與工件的配合間隙(xì)應(yīng)控製在0.02~0.03mm 範(fàn)圍內,並目與工件接觸良好。保(bǎo)證(zhèng)支承塊對工(gōng)件的作用力在其半徑方(fāng)向,並通過軸心線。這樣使工(gōng)件上、下、左、右(yòu)的(de)移動受(shòu)到限製,隻(zhī)能繞軸線旋轉,有效(xiào)地減少車削振動和工件的變形。采用具有摩擦消振裝置的中心架(jià),來消除車削時的(de)振動,從而提高加工時的精度。
在切削過程中,由十(shí)工件溫度的升高,會產生熱伸長(zhǎng)。在沒有彈簧(huáng)頂尖或不及時調整頂尖的支承力的(de)情況下,會引(yǐn)起工件的彎曲變(biàn)形(xíng)。故機床的(de)尾(wěi)座上(shàng)頂尖應(yīng)采(cǎi)用彈簧(huáng)頂尖,同時還要注意細長軸頂尖孔的質(zhì)量.輔(fǔ)助(zhù)托架采(cǎi)用可調節的輔具,除中(zhōng)心架、跟刀架可靠地支承(chéng)工件外,視工件(jiàn)的長度定,在工件下麵放置可調節式的托架。可調(diào)節(jiē)托架一方麵能(néng)托牢(láo)工件,另一方麵還有消振作用。隨著現代製造(zào)技術的高度發展,對機械產品精度的要求也越來越高,無論機械加工,還是被加工的工件(jiàn),在加(jiā)工過程中其動態(tài)特性對產品質量(liàng)的影響逐漸受到重視。模態分析已經成為研究細長軸車削時振動(dòng)變形特點的主要(yào)手段,振型曲線揭示了細長(zhǎng)軸的振動變形規律(lǜ)。
影響細長軸車削加工質量的因素很(hěn)多,其動特性很複雜,很難從某一(yī)方向的研究得到完美的解釋,因此研究內容和(hé)方法也各(gè)有不同。振動是細(xì)長(zhǎng)軸車(chē)削中的主要難題,然而(ér)這方麵的理論研究卻很(hěn)少(shǎo),一方麵(miàn)是(shì)因為非線性切削動(dòng)力學的(de)複雜性;另一方麵數據采集也是(shì)一個難題。
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