卧式数控车床加工细长轴零件的探讨数控车床加工轴类零件

时间：2019-04-13 04:23:31　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘? 要细长轴的特点是刚性差，车削过程中容易产生弯曲和震动。普及型数控车床以其自动化程度高，性能稳定等特点，使其成为目前广泛使用加工设备；但因其采用的尾台为液压控制，在顶紧力方面控制较难，易使工件本身变形弯曲。所以在尾台结构工艺性方面相对普通车床手动方式的尾台对工件的影响较大。
　　本文就我们的数控车床在用户实际使用过程中细长轴加工解决震刀既保证用户精度要求方面的车削工艺进行探讨。
　　关键词细长轴；工件；数控车床；刀具选择
　　中图分类号TH18 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0101-02
　　普及型数控车床作为当前较为广泛使用的加工设备，其具有加工性能稳定、精度高、自动化程度高的特点，其在加工过程中完全由数控系统程序控制，大大降低了劳动强度且具有零件加工的一致性好、稳定性高等特点。由于具备此特点，所以当前倍受广大的客户所青睐，其最终也必将取代普通车床和经济型数控车床。
　　但是细长轴、薄壁套一直是机械加工中的难题，其加工的工艺性之差多年来始终困扰着机加行业，有些长径比达到1:30。此类轴刚性极差，在加工过程中容易产生震动和弯曲，车削时经常出现翘曲、锥度过大、凸肚、螺纹节等现象，使工件不能获得预期的精度和表面粗糙度而报废。在国内一般都采用普通车床配置跟刀架、白钢手磨大前角车刀及低速加工完成，但是效率较低而且加工质量不稳定。
　　此次客户购买我厂的HTC3297机床加工此类零件，但是没有数控及细长轴加工经验由我厂组织进行攻关调试零件加工。现场为了解决加工过程中震刀及保证共建精度问题，我们主要从切削力、刀具并根据刀具的特点选择相应的切削方法等方面入手，调研了国内其他企业的加工情况但是不容乐观。
　　1 顶紧力考虑
　　我们首先从顶紧力入手，防止工件因顶紧力过大造成的工件静态弯曲，多数普及型卧式数控车床配置的液压尾座均有套筒锁紧功能，在加工细长轴时因为顶尖顶紧工件后，顶尖外锥面与工件中心孔内锥面接触较好，套筒锁紧会造成尾座套筒在锁紧机构的作用下停止了轴向微量位移，在车削过程中由于切削力和受热膨胀而引起的工件变形造成尾座芯不能相应退回而得不到补偿，进而会引起工件的顶尖孔与顶尖面接触不良导致严重的加工振动；经过多次试验我们决定取消应在加工过程中取消套筒锁紧功能，经调试我们把压力控制在0.5bar，转速1800r/min比较稳定。
　　但是使用普通涂层刀具、手磨刀具进行试验，在离尾座100mm左右发生抖动，而无法继续加工完成零件。
　　2 刀具的改进
　　在传统的普通车床上加工细长轴时，一般都采用跟刀架及手磨刃白钢刀，但是跟刀是手动结构，在车削一段长度后工人让调整跟刀架车削外圆，而且普通车床的转速较低，以致造成了车削的效率低下无法满足大批量的加工；但是数控车配置普通涂层刀片使用刀尖切削此类工件，在高速状态下加工，工件发生抖动无法进刀加工工件，尤其长径比大于1：15以上的轴类零件。
　　而这次刀具的改进，为了保存跟刀架及手磨刀片的优势，我们把刀尖的中心高垫高2mm，使用刀片的切削刃加工，靠刀具的后刀面压住工件，防止工件在受力和高速状态下抖动，以达到跟刀架的效果。其次，我们把刀具的前角按常用的手磨刀片处理，前角达到15°，切削刃不再涂层以增加刀片的切割性能，使切削零件受力在满足性能情况下减到最小。
　　简单改装后结构图如下：
　　3实验
　　要求及准备：
　　1）数控机床：HTC3297；
　　2）工件装夹方式：标准三爪自定心卡盘、液压尾座；
　　3）工件尺寸：?25*600；
　　4）长径比：1:24；
　　5）工件加工后中间允许跳动：0.05mm；
　　6）粗糙度：Ra3.2；
　　7）加工节拍：140秒/件（含辅助时间）；
　　8）工件材质：45#；调质回火硬度HB280；
　　9）毛坯准备：打两端中心孔并套车卡持端30mm。
　　4工艺参数
　　1）工件加工分粗、精二次；粗加工主轴转数1800rpm；进给量0.4mm/r；精加工主轴转数1700rpm；进给量0.2mm/r；
　　2）液压尾座压力：0.5bar。
　　5 实际加工结果
　　1）加工节拍：120秒/件；
　　2）粗糙度：Ra3.2；且无震纹；
　　3）工件加工后中间允许跳动：0.03mm。
　　6结论
　　经过我厂的攻关，在机床的顶紧力及刀具上做一些改进后满足了用户对零件的要求；并通过此次在客户的实际加工情况证明卧式数控车床加工细长轴类零件已不是难题，且取得了非常好的效果；充分发挥出了数控机床的高精度、高可靠性、高效率及一致性的特点，并为今后同类零件的加工提供了依据和基础。
　　参考文献
　　[1]杨瑾泽.关于数控机床零部件加工的技术探讨[J].科技资讯，2008.
　　[2]邹德恒.高速切削过程切削条件优化研究最新动态[J].机械设计与研究，2011(3)：61-67.

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