杆類零（líng）件加工
2014-3-13 來源： 作者：平陽機械廠 蔣業平
杆類零件, 特別是（shì）長徑比很大的細長杆類零件, 是比較難以加工的零件, 由於細長杆本身的剛（gāng）性差（chà）, 加工（gōng）過程中受切削力（lì）、切削熱, 振動等影響,容易出現（xiàn）彎曲, 竹節、維度、棱形和腰鼓形等缺陷。如（rú）果能正確地掌握刀具切（qiē）削部的幾何參數, 設計有效的工藝裝備, 以（yǐ）及合理的工藝規程, 那麽將會很大程度地提高刀具的耐用度, 改善切削性能, 滿足質量及生產率要求。以下分五個方麵談杆類零件的加工。
一、影響杆類零件加工質量的主要因（yīn）素
影響（xiǎng）杆類零件（jiàn）加（jiā）工質量的（de）因素很（hěn）多, 經過實踐認為, 杆類零（líng）件在加工中所產生的振動（dòng）是主要因素, 而振動的產生, 主要由四個原因所致。①杆件在高速旋轉時, 在（zài）其圓周方向將會產生圓周力, 在這裏可以理解（jiě）為（wéi）離心力, 見圖1, 由於（yú）零（líng）件的（de）自重力存在, 因此上、下垂直方向的離心力最大, 這兩（liǎng）個力隨著（zhe）零件（jiàn）長徑比的大小（xiǎo）而變化, 長徑比越大, 自重力就越大, 而上（shàng）下跳動也就越大; 也就是說, 杆件（jiàn）越長越細, 其剛性越差, 撓度越大, 上下跳動就（jiù）越大。②在（zài）一（yī）定的切削速度範圍（wéi）內, 振動是隨著（zhe）切削速度的增大而逐漸增大（dà）的。③刀具的幾何（hé）角度選擇不（bú）當, 也將會增加切削力, 在相同的切削（xuē）條件（jiàn）下, 切削力大, 振動就（jiù）大。④工藝方法不合理, 同樣會引起杆件振動。
二、切屑受力及變形分析
振動是隨著切削速（sù）度的增加而增加的, 但是切削速度增加到一定極限值時, 振動還會減小。下麵從切屑受力及變形進行分析。
1. 切屑受力分析
切屑形成是擠壓（yā）— 滑移過程。故在切削時, 切屑上有如下各力作（zuò）用（yòng）。圖2表示出與前刀麵接（jiē）觸（chù）的切屑底層, 作用著前刀麵對切屑的正壓力N前和F前摩擦力 ; 在滑（huá）移麵上, 切屑受正壓力Fn和剪切抗力Fs的作用（yòng）, 剪切（qiē）麵上的（de）抗（kàng）力
合力R由 來平（píng）衡∴Rco s (β1+ ω) = Fs
故: 
式中: a— 切削厚度;
b— 切削寬度;
τ— OM 麵上的剪應力。
上述各（gè）力在切削上互相平衡, 形成兩個大小相等方向（xiàng）相反的合力;
- R= R’
切（qiē）削在（zài）切削合力R的作用下被切（qiē）除。ω角是（shì）切削合力R 與切削速度（dù）方向的夾角, 表示R合力作用到切削層金屬的方向, 稱為作用角。
由圖2可知:
ω= θ- γ
式中: θ—— 摩擦角—— tgθ= _
(_ 是切屑底層與前刀麵間的摩擦係數);
γ— — 前角
由此可知, 切屑與前刀麵的摩（mó）擦係數μ越小,前角γ愈大, 則作用角ω愈小。ω角小時, 表示R力指向切削表層, 切屑變形較小; ω角（jiǎo）大時, 表示R力（lì）指向切削（xuē）深層, 這時（shí）, 切屑變（biàn）形較大。
2. 切屑變形分析
切屑（xiè）變形最明顯的（de）現象（xiàng）是切屑收縮, 即切削時被切層受到擠壓, 內部產生滑移（yí）變形, 切屑（xiè）長度縮短, 厚（hòu）度增加(寬度略有增加, 一般可忽略不（bú）計) 由（yóu）圖2可見。
收縮係數K= L / L霄 = a霄/a> 1
式中: L、a — — 切削層長度和厚度;
L霄、a霄 — — 切屑長度和（hé）厚度。
一般情（qíng）況下, 切削中碳鋼時K= 2～ 3。從切屑收縮情況來看, 切（qiē）屑係數K 與滑移角 和前角γ有一定的幾何關係。
因為 
所以 
當U1角變大時, K值變（biàn）小, 於是切屑變形亦相應（yīng）變小, 從（cóng）圖（tú）3中可以看出（chū）, 因（yīn）為切屑變形小固然會（huì）導致切屑（xiè）厚度變薄, 同時在高速切削的作用下, 切屑在（zài）刀麵上流動很快（kuài）, 切削熱仍保留在切屑內（nèi）使得切屑易（yì）於塑性變形, 這就更加有利於改善切削條件, 大大減小在切削過程中的徑向力。
三、杆類零件的加工工（gōng）藝
杆類零件的材料一般需經調質處（chù）理, 切削（xuē）用（yòng）量主要根據零件的長徑比, 物理性能（néng）, 機械性能以及加工餘量而（ér）選定。當長徑比較大, 韌性較（jiào）大時, 選用較小的切（qiē）削（xuē）用量, 若選用較大的（de）切削用量, 將會增加切削力而（ér）引起杆（gǎn）件振動。
加（jiā）工前準備: ①調整車床頂尖使（shǐ）其與主軸中心一致; ②檢查（chá）機床轉速是（shì）否正常（cháng）; ③導軌是否單行（háng）;④三杠是否同心; ⑤溜板鬆緊適度, 總之要掌握（wò）機床的各部性能良好有效; ⑥杆件頂尖孔最好在本車床上用（yòng）頂尖研（yán）磨一下; ⑦修理跟刀架腳爪(活動跟刀架則不用修), 使其與杆件有較好的吻（wěn）合; 支柱爪軸向加長至35～ 45毫米, 徑向縮小10～ 15毫（háo）米, 支柱材料最好用QT 60～ 2球墨鑄鐵; ⑧冷（lěng）卻液（yè）為一般乳化液, 較大流量, 直接衝在杆件與腳爪處, 使其充分冷卻刀頭。
刀具安裝方法: 粗（cū）加工和半精加工時, 刀具（jù）應高於主軸中心0. 2～ 0. 5毫米, 精（jīng）加工時應高（gāo）於（yú）主軸中心0. 2～ 0. 3毫米（mǐ）。這樣安裝不僅增大了工作前角, 而且還能（néng）使刀的主後麵約束杆件向上的作用力, 防（fáng）止杆件的跳動。
在加工過程中, 隨著加工（gōng）所產生的軸向力的大小, 要進行調整。尾座頂尖的鬆緊情況, 因（yīn）為頂尖（jiān）的頂力大小, 都能引起杆（gǎn）件（jiàn）跳動, 又因杆件的基體組織分布（bù）不均（jun1）, 它的物理性能和機械（xiè）性能也不同, 杆件的伸縮率也是變化的。所以在加工時就需要每次進行調整。檢驗頂力大小的方法通常是將兩手指(食指和拇指) 輕（qīng）輕放在活頂（dǐng）尖上, 若能使頂尖停止轉動, 這時的頂力為合（hé）適, 檢驗的程序是加工至（zhì）約300～ 500毫米處時, 要及時（shí）進行（háng）調整, 此處基本上能反映出預（yù）緊力的大小, 而後視杆件收縮變化情況隨時調整, 以防止加（jiā）工過程中由於頂（dǐng）力過大（dà）過小的變化所產生的振動。
四、刀具幾何角度
選擇刀具的幾（jǐ）何參數正確與否將直接影響杆件的質量和刀具的使用壽（shòu）命, 為了得到切（qiē）削輕快,降（jiàng）低切削力需（xū）將精加（jiā）工車刀的前角γ增大為28°～30°, 並在主切削刃上磨出一（yī）個寬度為0. 1～ 0. 2毫米負20°～ 30°倒棱, 以增（zēng）加（jiā）主切削刃強度。這樣在高速（sù）切削過程中（zhōng）, 負刃上就能（néng）形（xíng）成切屑瘤成為（wéi）一個穩（wěn）定基座, 切屑瘤在棱麵上不僅保護了刀（dāo）刃, 而且（qiě）還增大了前角, 並能擔負著部分（fèn）的切削作用, 在高速切削過程中, 刀瘤不斷生成、長大、脫落（luò）。由（yóu）於主屑流速很（hěn）快, 並與切屑瘤相（xiàng）對摩（mó）擦, 切屑瘤能連續形成（chéng）一細條（tiáo）副切屑, 在主屑（xiè）內緩緩排出, 在排出（chū）同時,它帶走了大（dà）量（liàng）的（de）切削熱, 減（jiǎn）少了傳到車刀上的熱量（liàng）, 延長了車刀的耐用度同時又消除了刀瘤停留在已加工表麵上的可（kě）能性, 從而提高了表麵精度。
五、輔具
當（dāng）杆件的直徑>h3 , 長徑比> 500～1000時, 托架是在加工過程中起減振作用的主要（yào）輔具（jù）。托架由兩塊製有3°斜麵的木質(紅鬆) 托塊組成。上托塊製成V 型托口見（jiàn）圖4。這樣可使得杆件與上托塊在（zài）互（hù）相作用時能夠不（bú）完全碰撞（zhuàng）, 受力時一部分功能將受到損失, 以（yǐ）達到緩衝, 減少反作用（yòng）力的作用。
投（tóu）稿（gǎo）箱（xiāng）：
如果您有機床（chuáng）行業、企業相關新聞稿件發表，或（huò）進行資訊合（hé）作，歡迎聯係本網編輯部， 郵（yóu）箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床（chuáng）行業、企業相關新聞稿件發表，或（huò）進行資訊合（hé）作，歡迎聯係本網編輯部， 郵（yóu）箱：skjcsc@vip.sina.com
更多本專題新聞（wén）
名企推薦
專題點擊前（qián）十
| 更多
