車床加工（gōng）高密度海綿的探索
2019-4-3 來（lái）源：中國工程物（wù）理（lǐ）研究院 作者（zhě）：王華（huá） 邵文普 曹蓋
摘 要：海綿是一（yī）種非常（cháng）軟的物（wù）質，屬於成型產（chǎn）品，稍有壓力極易變形凹陷。若在車床上再次加工，很難保證海綿在加工過程中不受力變形，從而保證其尺（chǐ）寸。有關海綿的切削加工，在書籍以及自己實際的工作中並沒有遇到過，無從借鑒。在加工過程中，經過多次試製，設計海（hǎi）綿專用工裝，調節合適的切削參數，終於（yú）實現了大厚度海綿（mián）在車床（chuáng）上的切削，保證了加工任務的圓滿完成，同時也為今後切削加工海綿提供方法和參考。
關鍵詞：海綿工件；車（chē）床；機械加工；特殊刀具
1、 海綿簡介
海綿在行業內區分的方法是以密度來劃分的，密度<18kg/m3為低密度（dù）海（hǎi）綿（mián），密度（dù）在 18-45kg/m3 為中（zhōng）密度海綿（mián），密度≥45kg/m3 為高密度海綿。
筆者（zhě）所加工的海綿屬於密度≥45kg/m3 為高密度海綿，它具有吸收外（wài）力（lì）、手感細膩、柔軟、舒適的特點，在汽車（chē）、家私、保健、玩具等行業能夠滿足多種市場需求，海綿（mián）製（zhì）品一般為成品件，若在（zài）車床上再次加工，難以裝夾且沒（méi）有合適的切削刀（dāo）具。
2、 海綿加工分析
在（zài）工作中曾多次接觸海綿的加工任務，所要加工的海綿一般僅有 10mm 厚，且形狀多為長方形或正方形。鉗工使用刀（dāo）片直（zhí）接劃分就可以保證產（chǎn）品成（chéng）形。
此次需要加工的材料為 80mm 厚的高密度海綿。要求加工形成圓筒形，如圖 1 所示。海綿工件外形尺 寸Ф100mm×Ф60mm，長（zhǎng）度為 80mm。如果采用以往鉗工的方式，即用刀（dāo）片一次劃割，並（bìng）不（bú）能（néng）劃（huá）透，需要分幾下才能完全劃割（gē）開來，但其邊框並（bìng）不平整，而且 Ф60 及 Ф100 兩端會形成錐度，一頭大（dà）一（yī）頭小非常明顯，很難達到尺寸要求。故手工劃（huá）割根本不能滿足（zú）圖紙的尺寸精度要求，外觀效果也並不理想。
3、 工藝分析及（jí）製定
接到此加工任務時，筆者憑借多年的工（gōng）作經驗，確定需在普通車床上加工此工件。但普通車床車削這種大厚度海綿時有以下兩個方麵需要仔細考慮
圖1 高密度海綿加工件
（1）由於海綿比（bǐ）較柔軟，無（wú）法在車床上直接裝夾，首先就要解決裝夾（jiá）的難題。
（2）由於海綿彈性（xìng）好（hǎo）的特性，普通刀具（jù）根本無法完成（chéng）海綿的車削，需要筆者磨製（zhì）一特殊的刀具完成機（jī）械（xiè）加工。
3.1 裝夾方案的確定
為解決海（hǎi）綿工件的裝夾難題（tí），筆者結合多年的加工經驗，設計專用（yòng）工（gōng）裝，如（rú）圖 2 所示。首先加工一木製靠胎具，靠胎具大外圓 Ф200mm，另一頭加工一個台階外圓，外徑大小適合卡盤裝夾即可（kě）。由於 Ф200mm 的端麵要和海綿接觸，為了保（bǎo）證接觸可靠不（bú）會自轉（zhuǎn）應適當（dāng）增大海綿與（yǔ）靠胎之間的摩擦力，所以靠胎具表麵粗糙度應在 12.5um。然後選擇重量較輕的有機玻（bō）璃加工一件頂蓋，頂（dǐng）蓋外徑要小於Ф60mm，加工成 Ф55mm，厚度 10mm，與海綿接觸一（yī）麵的（de）粗糙度為 12.5um。裝夾過程中先把木製靠胎裝夾在車床卡盤上讓海綿與胎具表麵接觸，再由尾座使有機玻璃頂蓋輕輕接觸海綿表麵保（bǎo）證（zhèng）海（hǎi）綿不會下（xià）落，整個（gè）過程一定要輕，力量重了將（jiāng）會使海綿（mián）凹陷變形。車削過程中，選擇低運轉主軸，一般不要超過每分鍾 150 轉。
圖2 海綿加（jiā）工工裝
3.2 刀具的解決方案
由於車（chē）刀要直接從海綿端麵切入，切（qiē）入深度為 80mm，因此要求車刀壁厚（hòu）要非常薄，且刀具形狀應設計為長窄形（xíng）。
圖3 海綿切削（xuē）刀具
起初，采用切刀條磨（mó）製（zhì）了一把車刀，試（shì）切後，發現厚度已經很薄的切刀條仍然不能滿（mǎn）足（zú）要求（qiú），加工出的（de）海綿表麵粗糙度不好，且（qiě）軸向尺寸變化較大。分析原因，得知由於切刀仍然過寬過厚造成，必須磨製一把長窄形並且厚度要更加薄的車刀才行，此時想（xiǎng）象各種成型刀具均不能滿足要求，而手鋸的鋸片屬（shǔ）於長（zhǎng）窄薄的類型，且剛性好，具（jù）有一定的強度，不會因為鋸（jù）片過薄，切入海綿時發生讓刀的情況。
在砂輪（lún）機上磨製（zhì）了一（yī）把刀片，長約 150mm，寬約 7mm，鋸片厚度 0.6mm，刀尖部磨製的類似一把水果刀，如圖 3 所示。
刀磨好後，卻因為它（tā）厚度太薄，無法裝夾在刀架上，故又設計了一個刀套。取一件 80×50×25 的（de）鋼料，邊緣 5mm處銑一條寬 5mm 深 10mm 的通槽，攻 2 個 M5 螺孔，刀片放（fàng）在槽內，用螺釘鎖緊，刀套直接裝夾在刀架上，這樣就完成了刀片的固定，如圖 4 所示。
圖4 刀具安（ān）裝示意圖
圖5 海（hǎi）綿加（jiā）工示意圖
3.3 加工過程
工件及刀具裝（zhuāng）好後，如圖 5 所示，選擇低速運轉主軸，不可以超過每分鍾 150 轉，走刀量每轉 0.2mm。先（xiān）將車刀沿海綿外徑大於 Ф1000mm，大概 Ф120mm 出上（shàng）刀，直（zhí）接（jiē）劃入 80mm 深，然後退刀測（cè）量尺（chǐ）寸。測量尺寸後（hòu），根據測量值利用中（zhōng）拖板刻度，劃割外圓及內孔，退開尾座，取下工件，經測量 Ф60 及（jí） Ф100 的兩（liǎng）端麵錐度大約在 0.2mm 以內，表麵非常光滑，沒有接刀痕跡，工件加工（gōng）完成。
4、 結束語
本文簡要介紹了筆者車削海綿時的經（jīng）驗體會，著重分析了海綿車削加工時（shí）遇到的（de）加工難題（tí）以（yǐ）及在車削過程中總結的一套行之有效的加工方法。此種加工方法操作簡單，非常適合於海綿類零件的車削，有推廣（guǎng）價值。
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