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          薄壁套類零件的加工分析及應用
          (時間:來源:易想商務信息中心 時間:2008/12/28 19:31:27)  

            套類零件是用來支承旋轉軸及軸上零件或用來導向的,該類零件的主要表面是內孔和外圓,其主要技術要求是內孔及外圓的尺寸以及圓度要求;內外圓之間的同軸度要求;孔軸線與端面的垂直度要求。薄壁套類零件壁厚很薄,徑向剛度很弱,在加工過程中受切削力、切削熱及夾緊力等因素的影響,極易變形,導致以上各項技術要求難以保證。針對這些問題,本文對薄壁套類零件加工過程中裝夾方法、切削用量、刀具幾何角度等做了初步的探討。

            1.薄壁套類零件的加工分析

            (1)工件裝夾方法薄壁類零件在加工過程中如果采用普通裝夾方法,會因為產生很大的變形而無法保證加工精度。如圖1所示。

          圖1套筒夾緊變形誤差

            故薄壁類零件的裝夾,一般應增大工件的支承面和夾壓面積,或增加夾壓點使之受力均勻,并減小夾壓應力和接觸應力,必要時可增設輔助支承,以增強工件的剛性。具體措施如下:

            ①采用工藝夾頭裝夾車削時在坯料上預留一定的夾持長度,在工件完成內孔、外圓及端面的加工后切掉。這樣不但防止了工件產生太大變形,而且保證了內孔、外圓及端面間的位置精度。但這種方法在應用中有

            局限性而且會造成材料的浪費。

            ②增加夾壓點或夾壓面積通過增加夾壓點或夾壓面積減小零件的變形或使變形均勻化。如:采用專用卡爪或開口過渡環裝夾;采用液性塑料自定心夾頭或彈簧夾頭裝夾;采用傳力襯墊裝夾等。

            ③變徑向夾緊為軸向夾緊使夾緊力作用在剛度較大的軸向,避免了徑向發生大的變形。

            (2)切削用量的選擇為減少工件振動和變形,應使工件所受切削力和切削熱較小。在切削過程中產生的切削力可以分解為三個分力:主切削力Fz、進給抗力Fx、吃刀抗力Fy。切削力的經驗公式為:

            其中吃刀抗力Fy作用在機床和工件剛度最差的方向上,容易引起切削振動和工件的彎曲變形,影響加工精度和工件表面質量。

            切削熱計算公式為:

            從以上兩式中可以看出,切削用量應該選較小值,但考慮到生產率及加工塑性材料時避開積屑瘤的影響等,一般背吃刀量和進給量取較小值,而切削速度取較大值。從式(2)中可以看出切削速度增大后產生的熱量會增多,但同時工件與刀具的相對運動速度也提高,使熱量來不及傳到工件上而大部分被切屑帶走,因此,對加工的影響并不會增大。

            (3)刀具角度的選擇加工薄壁類工件的刀具刃口要鋒利,一般采用較大的前角和主偏角,但是不能太大,否則會因刀頭體積的減小而引起強度、剛度下降,散熱性能變差,最終影響加工精度。刀具角度的取值與工件的形狀、材質以及刀具自身的材料有關。

            2.實例

            加工如圖2所示的薄壁套,除了圖中所示的要求外,內外圓還有0.02mm的同軸度公差。

            (1)夾具設計加工可以先加工內孔和一個端面,此時留較大的余量,采用開口過渡環裝夾;在最后一道工序中采用如圖3所示的夾具裝夾加工外圓。該夾具的核心元件是彈性套5,在心軸1上裝有一對錐套2和6,擰動螺母8使其向右移動時,錐套給彈性套一個徑向力,將工件4脹緊,反方向擰動時工件松開。其中定位銷3和7是防止彈性套與錐套以及錐套與心軸之間的相對轉動。該夾具使夾緊力均勻作用在工件的內表面上,不但減小了工件因變形而引起的加工誤差,而且因為消除了徑向間隙而提高了定位精度,能夠很好地保證內外圓的同軸度要求。

          圖2薄壁套 

           

          1.心軸 2、6.錐套 3、7.定位銷 4.工件 5.彈性套 8.螺母
          圖3彈性心軸

            (2)刀具幾何參數的選擇如圖4所示。

          圖4刀具幾何參數

            (3)精車切削用量的選擇見附表。

            (4)通過實際切削加工表明,用以上的夾具裝夾,變形較小,能夠保證形狀及同軸度的要求。刀具幾何參數及切削用量的選擇也較為合理,工件的各項要求均有明顯的提高。



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