工人們常說:鉗工怕鑽眼(yǎn),車工怕車杆。車工怕車杆就是指車細長軸。因為細長軸工件的細長比大,剛性差,切(qiē)削中易熱脹(zhàng)變形和振動;連續切削時間長,刀具磨損量大,致使工件(jiàn)形位精度和表麵(miàn)粗(cū)糙度不容易達到圖樣要求,可見車(chē)削細長軸是難掌握的(de)加工技術。
易產生彎曲與振動因為細長軸的長徑比大,剛性很差,車削時如果裝夾不當,很(hěn)容易因切削力(lì)及重力(lì)的作用而發生彎曲變形,從(cóng)而產生振動,影響加工精度和表麵粗糙度。熱變形大由於軸向尺寸大且散熱性差(chà),在切削熱的作用下,會產生相當大的線膨脹。如果(guǒ)軸的兩端為固定支承,則工件會因受熱膨脹而擠壓變(biàn)形(xíng)。當軸高速旋轉時,這種彎曲引起的離心(xīn)力會進一步加大軸的變形。 刀具磨(mó)損大由於細長軸軸向尺寸大,進給量較小,走(zǒu)刀(dāo)所用時間很長,刀具磨損大,工件容易產生錐度。
對操作者的技能要求(qiú)高在細長軸整個車(chē)削過程中,對機床的調整、輔具的應用、刀(dāo)具與切削用量等都提出了嚴格(gé)的要求。如(rú)某一環節(jiē)處理不當,都可能影響加工精度。
長期(qī)以來,“跟刀架車削法”、“反向車削法”等加工方法是我國(guó)解決細長軸車削的傳統加工模式。近些年來,隨著工業生產中(zhōng)對與細(xì)長軸類零件(jiàn)需(xū)求(qiú)的增加,特別是航天用的鋁(lǚ)基複合材料的細長(zhǎng)螺杆、機床用高精度的傳(chuán)動絲(sī)杠等,對細長軸的加工提出了更高的要求。於是國內許多學者(zhě)專家對細(xì)長軸的加工進行了深入研究,並提出了很多改進(jìn)辦法。針對細長軸的結構特點,現(xiàn)在大多采用大進給量反向切(qiē)削的(de)方法以消除(chú)軸向切削(xuē)力所引起的彎曲變形。但采用此法,應對工件的裝火(huǒ)方法、刀具、火具等方麵作如下改進:機床的調整細(xì)長軸的加工過程需要使用床身導軌的全部或大部分,因此機床本身的精度對加工效率、質量(liàng)有著相當重要的影響。首先,檢驗車床尾座套筒中心與主軸旋轉中心是否在(zài)同一中心線上,就(jiù)車床導軌(guǐ)而言不能產生高低不平或橫向水平位移(yí);其次,檢驗(yàn)調整主軸間隙,使主軸旋轉平穩,大、中(zhōng)、小滑板配合間隙適(shì)當;然後要求床身導軌(guǐ)平直不能出現凸凹現象。跟(gēn)刀架與中心架是車削加工細長軸時不可(kě)缺少(shǎo)的輔具。
輔具的(de)正確使(shǐ)用對保證切(qiē)削加工的順利進行和提高工件的加工質量起著重要作用。普通車床上的跟刀架有兩個支承(chéng)塊,與工件接觸麵小,剛性差,不能滿足高速切削細長軸的要求。改用帶有二個弧麵支承塊的跟刀架,支承塊的(de)軸心(xīn)線互成900。每個(gè)支承塊用較好的耐磨HT200 灰鑄鐵製造,因為這種材料的磨損較小能(néng)保(bǎo)證加工精度,不會研傷(shāng)工件(jiàn)表麵,能提高工件(jiàn)表麵(miàn)的光潔度,同時可注(zhù)入冷(lěng)卻液。支承塊弧麵與工件的配合間隙應控製在0.02~0.03mm 範圍(wéi)內,並目與工件接觸良好(hǎo)。保證支承塊對工件的作用(yòng)力在其半徑方向,並通過軸心線。這樣使工件(jiàn)上、下、左、右(yòu)的移動受到限製,隻能繞軸線旋轉,有效地減(jiǎn)少車(chē)削振動和工(gōng)件(jiàn)的變形。采用具有摩擦消振裝置的中心架,來消除車削時的振動,從而提高加工時的精度。
在切(qiē)削過(guò)程中,由(yóu)十工件溫度的升高,會產生熱伸長。在沒有彈簧頂尖或不及時調整頂尖的支承力(lì)的情況下,會引起工件的彎曲變形。故機(jī)床的尾(wěi)座上頂尖應采用(yòng)彈簧頂尖,同時還要注意(yì)細長軸頂尖孔的質量.輔助托架采用(yòng)可調節的輔具,除中心架、跟刀架可靠地支承工件外,視(shì)工件的長(zhǎng)度定,在工件(jiàn)下麵放置可調節式的托架。可調節托架一方麵能托牢工件,另一方麵還有消振作用。隨著現代製造技(jì)術的高度發展,對(duì)機械產品精度的要求也越來越高(gāo),無論機械加工,還是被加工的工件,在加(jiā)工過程中其動(dòng)態特性對產(chǎn)品質量的影響逐漸受(shòu)到重視。模態(tài)分析已經成為研究細(xì)長軸(zhóu)車削時振動變形特點的主(zhǔ)要手段,振型曲線揭示了(le)細長軸的振動變形規律。
影(yǐng)響細長軸(zhóu)車削加工質量的因素很多(duō),其動特(tè)性(xìng)很(hěn)複(fù)雜,很難從某(mǒu)一方向的研究得到完美的解釋,因此研究內容和方法也各有不同。振動是(shì)細長軸(zhóu)車削中的主要難題,然而這方(fāng)麵的理論研究卻很少,一方麵是因為非線性切削動力學的複雜性(xìng);另一方麵數據采集也是一個難(nán)題(tí)。
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