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車床加工高密度海綿的（de）探索

2018-8-14 來（lái）源：中國工程（chéng）物（wù）理研究（jiū）院流體物理研（yán）究所作（zuò）者：王華（huá），邵文普，曹蓋（gài）

關（guān）鍵詞：海綿工件；車床；機械加工；特殊刀具

摘要：海綿是一種（zhǒng）非常軟的物（wù）質，屬於（yú）成型產品，稍有（yǒu）壓力（lì）極易變形凹陷。若在車床上再次加工，很難保證海（hǎi）綿在加工過程中不受力變形，從而保證其尺寸。有關海綿的切削（xuē）加（jiā）工，在書籍以及自己實際的（de）工作中並沒有（yǒu）遇到過，無從借鑒。在加工過程中，經過多（duō）次試（shì）製，設（shè）計海綿專用工裝，調節合適的切削參數，終於實現了大厚度海綿在車床上的切削，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。

1 、海綿（mián）簡介

海綿在行業內區（qū）分的方法是以密度來劃分的，密度（dù）<18kg/m3 為低密度海綿，密（mì）度在18-45kg/m3 為中密度海綿，密度≥45kg/m3 為高（gāo）密度海綿。

筆者所加工的海綿屬於密度≥45kg/m3 為高密度海綿，它（tā）具（jù）有吸收外力（lì）、手感細膩、柔軟、舒適的特點（diǎn），在汽車、家私、保健、玩具等行業能夠滿足多種市場需（xū）求，海綿製品一般為（wéi）成品件，若在車床上再次加工（gōng），難以裝夾且沒有合適（shì）的（de）切削刀具[1-2]。

2、海綿（mián）加工分析

在工（gōng）作中（zhōng）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（fāng）形或正方形。鉗工使用刀片直（zhí）接（jiē）劃分就可以保證產品成形。

此次需要加工的材料為80mm 厚的高（gāo）密度海綿。要求加工形成圓筒形，如圖1 所示（shì）。海綿工件外形尺寸Ф100mm×Ф60mm，長度為80mm。如果采用以往鉗工的方（fāng）式，即用刀片一（yī）次劃割，並不能劃透，需要分（fèn）幾下才能完全劃割開來，但其邊框並不平整，而且（qiě）Ф60 及Ф100 兩端會形成錐度，一（yī）頭大一頭小非常明顯，很難達到尺寸要求。故手工劃割（gē）根本不能滿足（zú）圖紙的尺寸精度要求（qiú），外觀效果也並不理想。

圖1 高（gāo）密度（dù）海綿加工件

3 、工藝分析及製定

接到此加工任務時，筆者憑借多年的工作經驗，確定需（xū）在（zài）普通車床上加（jiā）工此工件。但普通車床車（chē）削這種大厚度（dù）海綿時有以下兩個方麵需要仔細考慮[3]：

（1）由於（yú）海綿比較柔軟，無法在車床上直接（jiē）裝（zhuāng）夾（jiá），首先就要解決裝夾的難題。

（2）由於海綿彈性（xìng）好的特性，普通刀具根本無法完成海綿的（de）車（chē）削，需要筆者磨製（zhì）一特殊的刀具完成機械加工。

3.1 裝（zhuāng）夾方案的（de）確定

為解決海綿工件的裝夾難題，筆者結合多年的加工經驗，設計專用（yòng）工裝，如圖2 所示。首先加工一木製靠胎（tāi）具，靠胎具大外圓Ф200mm，另一頭加工一（yī）個台（tái）階（jiē）外圓，外徑大小適合卡盤裝夾即可。由於Ф200mm 的端麵要和海綿接觸，為了（le）保證接觸可靠不會（huì）自轉應適當增大海綿與靠胎之間的摩擦（cā）力，所以（yǐ）靠胎具表麵（miàn）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，頂蓋（gài）外徑要小於Ф60mm，加工成Ф55mm，厚度10mm，與海綿（mián）接觸一麵（miàn）的（de）粗糙（cāo）度為12.5um。裝（zhuāng）夾過（guò）程中（zhōng）先把木製靠胎裝夾在車床卡盤上讓海綿與胎（tāi）具表（biǎo）麵接觸，再由尾座使有機玻璃頂蓋輕輕（qīng）接觸海綿表麵保證海綿不會下落，整個過程一定要輕，力（lì）量重了將會使海綿凹陷變（biàn）形。車削過（guò）程中（zhōng），選擇低運轉主軸，一般（bān）不要超過每分鍾150 轉。

圖2 海綿加工工裝（zhuāng）

3.2 刀具的解決方案

由於車刀要直接（jiē）從海綿端麵切入，切入深度（dù）為80mm，因此要求車刀壁厚要非常薄，且刀具形狀應設計為長窄形。

圖3 海綿切削刀（dāo）具

起初，采用切（qiē）刀條磨（mó）製了一把車刀（dāo），試切後，發現厚度（dù）已經很薄的切刀條仍然（rán）不（bú）能滿足要（yào）求，加工（gōng）出的海綿表麵粗糙度不好，且軸向尺寸變化較大（dà）。分析原因，得知由於切刀仍然過寬過厚（hòu）造成，必須磨製一把長窄形並且厚度要更加薄的車刀（dāo）才行，此時（shí）想象各種成型刀具均不能滿足要求，而手鋸的鋸片屬於長窄薄的類（lèi）型，且（qiě）剛性好，具有一（yī）定的強度，不會因為鋸片過薄，切入海綿時發生讓刀的情況。在砂輪機上磨製了一把刀片（piàn），長約150mm，寬約7mm，鋸片（piàn）厚（hòu）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（hòu），卻因為它厚度太薄，無法裝夾在刀架上，故又設計了一個刀套。取一件80×50×25 的鋼料（liào），邊緣5mm處銑一條寬5mm 深10mm 的通槽，攻2 個M5 螺孔，刀片（piàn）放在槽（cáo）內，用螺釘鎖緊，刀套直接裝夾在刀架上，這樣就完成了（le）刀片的固定，如圖4 所示。

圖4 刀具安裝（zhuāng）示意圖

圖5 海綿加工示意圖

3.3 加工過程

工件及刀具裝好（hǎo）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（liàng）每轉0.2mm。先將車刀（dāo）沿海綿外徑大於Ф1000mm，大概Ф120mm 出上刀，直接劃入80mm 深，然後退刀測量尺寸。測量尺寸後，根據測（cè）量值利用中拖板刻度，劃割外圓及內孔，退開尾座，取下工件，經測（cè）量Ф60 及Ф100 的兩端（duān）麵錐度（dù）大約在（zài）0.2mm 以（yǐ）內，表麵（miàn）非（fēi）常光滑，沒（méi）有接刀痕跡，工件加工完成。

4 、結束語

本文簡要介紹了筆（bǐ）者車削海綿時的經驗體會（huì），著重分析了（le）海綿車削加（jiā）工時遇到的加工難題以及在車削過（guò）程中總結的一套行之有效的加工（gōng）方法。此種加工方法操作簡（jiǎn）單，非常適合於海綿類零件的車削，有推（tuī）廣（guǎng）價值。

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