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細(xì)長(zhǎng)絲杠、細(xì)長(zhǎng)軸怎樣在數(shù)控車床上加工
來(lái)源:泰安海數(shù)機(jī)械制造有限公司 發(fā)布日期:2016-5-9 9:46:06 訪問(wèn)次數(shù):
細(xì)長(zhǎng)絲杠螺紋的大徑與其長(zhǎng)度之比為1∶30及其以上時(shí),稱為細(xì)長(zhǎng)絲杠。絲杠是機(jī)械設(shè)備中傳遞運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件,是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)零件之一,不僅能傳遞一定的動(dòng)力,準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng),而且可作精密的直線分度元件。由于其長(zhǎng)徑比較大,在機(jī)械加工過(guò)程中,機(jī)床、刀具等整個(gè)工藝系統(tǒng)極易彎曲和振動(dòng),加工后不能獲得滿意的表面粗糙度和幾何精度,還常常由于翹曲、錐度過(guò)大、鼓肚或圓度達(dá)不到等原因造成工件報(bào)廢。此外,由于細(xì)長(zhǎng)絲杠散熱性能差,切削過(guò)程中切削熱使其產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹,也使工作產(chǎn)生變形和彎曲。由此可見(jiàn)

      細(xì)長(zhǎng)絲杠螺紋的大徑與其長(zhǎng)度之比為1∶30及其以上時(shí),稱為細(xì)長(zhǎng)絲杠。絲杠是機(jī)械設(shè)備中傳遞運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件,是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)零件之一,不僅能傳遞一定的動(dòng)力,準(zhǔn)確地傳遞運(yùn)動(dòng),而且可作精密的直線分度元件。由于其長(zhǎng)徑比較大,在機(jī)械加工過(guò)程中,機(jī)床、刀具等整個(gè)工藝系統(tǒng)極易彎曲和振動(dòng),加工后不能獲得滿意的表面粗糙度和幾何精度,還常常由于翹曲、錐度過(guò)大、鼓肚或圓度達(dá)不到等原因造成工件報(bào)廢。此外,由于細(xì)長(zhǎng)絲杠散熱性能差,切削過(guò)程中切削熱使其產(chǎn)生相當(dāng)大的線膨脹,也使工作產(chǎn)生變形和彎曲。由此可見(jiàn),車削細(xì)長(zhǎng)絲杠不僅生產(chǎn)效率很低,而且質(zhì)量不易保證。為此提出下列方法,以解決細(xì)長(zhǎng)絲杠的車削難題

  

   一、提高系統(tǒng)的剛性  

   由于細(xì)長(zhǎng)絲杠加工過(guò)程的工藝系統(tǒng)剛性較差而影響生產(chǎn)效率和質(zhì)量,因此必須對(duì)機(jī)床、工件和刀具作改進(jìn)。這里主要從工件的裝夾方面提出一些改進(jìn)措施,以達(dá)到改善細(xì)長(zhǎng)絲杠加工的切削條件,提高工件的剛性。  

   在卡盤(pán)裝夾工件加工中使用后頂尖支承,比不用后頂尖而形成懸臂時(shí),工件剛性提高很多。在車削細(xì)長(zhǎng)絲杠時(shí),使用了中心架,使支承間的距離縮短了一半,可提高工件的剛性。采用跟刀架車削細(xì)長(zhǎng)絲杠時(shí),縮短切削作用點(diǎn)和支承點(diǎn)之間的距離,工件的剛性得到很大的提高,切削作用點(diǎn)和支承點(diǎn)之間的距離約為5~10mm。  

  二、使用跟刀架  

   在車床上加工細(xì)長(zhǎng)絲杠時(shí),一來(lái)容易產(chǎn)生振動(dòng),不利于切削;二來(lái)不易保證零件的質(zhì)量精度。解決這個(gè)難題的方法大致有兩方面:其一是在切削時(shí)改善刀具的切削角度,選合理的切削用量;其二是增設(shè)輔具,即裝上跟刀架,用以消除振動(dòng),以保證零件的質(zhì)量和精度。車速也可以相應(yīng)提高,進(jìn)給量也可以增大,振動(dòng)小,車出的零件彎曲度小,提高了生產(chǎn)率,同時(shí)也提高了零件的加工精度。  

  三、裝夾方法的改進(jìn)  

    在加工細(xì)長(zhǎng)絲杠時(shí),普遍存在的問(wèn)題是質(zhì)量差、效率低。前面已經(jīng)介紹過(guò)提高剛性的方法,但由于切削熱的影響,絲杠必然產(chǎn)生熱伸長(zhǎng)。而此時(shí)卡盤(pán)和頂尖之間的距離是固定的,則工作軸向就沒(méi)有伸縮的余地,使絲杠產(chǎn)生彎曲變形。為了減少或消除這種變形,可采用如下方法:  

   1.在卡盤(pán)的每只卡爪與工件之間墊入Φ4mm×10mm的鋼絲,夾入長(zhǎng)度為15~20mm。墊入鋼絲后,使工作件與卡爪之間成線接觸,從而使工件與卡爪之間可以有稍許相對(duì)運(yùn)動(dòng)。避免工作件被卡爪卡死,起到方向調(diào)節(jié)的作用,減少工件的彎曲變形。  

   2.將機(jī)床尾座頂尖改為帶彈簧的彈性頂尖。彈力大小由頂尖頂緊的程度決定。當(dāng)工作件受切削熱產(chǎn)生膨脹而伸長(zhǎng)時(shí),推動(dòng)頂尖壓縮彈簧作軸后移,避免了工件產(chǎn)生彎曲變形,從而保證加工精度。  

   3.采用縮頸法。在絲杠卡盤(pán)一頭車出一個(gè)縮頸部分,縮頸部分的直徑d=D/2(D為絲杠的坯料外徑)。由于絲杠的縮頸部分直徑減小了,其柔性增加,減少和消除由于絲杠本身的彎曲而在卡盤(pán)強(qiáng)制夾持下軸心線歪斜的影響,也起到了萬(wàn)向接頭一樣的作用。  

  四、工作的校直  

   細(xì)長(zhǎng)絲杠料的彎曲,對(duì)加工會(huì)產(chǎn)生很大的影響,尤其是在高速回轉(zhuǎn)下,由于離心力的慣性作用,加劇了坯料的彎曲變形,并引起振動(dòng),造成加工困難,質(zhì)量降低。因此,細(xì)長(zhǎng)絲杠在加工過(guò)程中的校直工作也是一項(xiàng)必不可少的內(nèi)容。校直一般分冷校和熱校兩種,視工藝要求和坯料情況而定。  

   1.熱校。通常在兩種情況下采用熱校直。一是在熱處理后進(jìn)行(絲杠一般進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理),以消除粗加工和熱處理中所產(chǎn)生的彎曲變形。其方法是在工作件熱處理后,當(dāng)工作件冷卻到一定程度時(shí),檢查工件變形大小,如超過(guò)圖樣技術(shù)要求,需進(jìn)行校直,一般在手壓床上進(jìn)行,校到工藝要求以內(nèi)。這樣校直,工件不易回彈,保證工作精加工之后的質(zhì)量。  

   另一種熱校方法是在半精加工后進(jìn)行,其方法是將半精加工后的工件校直后,在一定溫度的油池內(nèi)浸泡,使工件校直過(guò)程中的應(yīng)力得到消除,工件內(nèi)部組織穩(wěn)定,精加工之后不易再變回去(恢復(fù)到校直前的狀態(tài)),使工件精加工后的精度得以長(zhǎng)期保持。此方法一般用于精度要求較高的絲杠。  

   2.冷校。冷校也存在以下兩種情況:一是在粗車前絲杠毛坯料的校直,以保證粗車后車圓;一是螺紋粗車后,在半精車或精車螺紋前進(jìn)行。其作用和熱校直相同,保證加工順利進(jìn)行和提高絲杠加工后的幾何精度。  

   冷校直的方法有兩種,通常采取的方法是在手壓床上進(jìn)行,毛坯料校直是在手壓床工作臺(tái)上墊兩個(gè)等高的V形鐵支承工件。半成品校直則用手壓床的兩頂尖頂住絲杠的中心孔支承。這種方法是用百分表找到絲杠彎曲部分的高點(diǎn),用壓床的壓頭直接壓高點(diǎn)(壓半成品時(shí)中間需墊木板),使工件產(chǎn)生塑性變形,使變曲度控制在工藝要求范圍內(nèi)。這種方法校直的工件,在經(jīng)過(guò)精加工或熱處理后,工件有可能會(huì)反彈回去,即全部或部分恢復(fù)到校直前的狀態(tài),造成工件精加工后的精度喪失,影響產(chǎn)品質(zhì)量。  

  五、切削方式的改變  

   在車削加工中,一般走刀方向都是從尾座向床頭方向,俗稱正走向走刀。車削細(xì)長(zhǎng)杠時(shí)需改用反向走刀,走刀的抗力方向使工件受拉應(yīng)力。反向切削使工件受到拉伸作用,能消除振顫,使切削平穩(wěn),尤其是在車削絲杠外圓和粗切螺紋工序中,由于切削力大,更需要采用反向切削,尾座需裝可伸縮的活頂尖。  

   值得一提的是,在安裝刀具時(shí),刀尖應(yīng)稍高于工件中心線0.1~0.15mm,使切削過(guò)程中刀具的切削前角增大,減少切削力,也就減少切削力對(duì)工件的壓縮。同時(shí),在切削過(guò)程中,刀尖還起著托起工件的作用,用以抵消跟刀架支承塊對(duì)工件的反作用力,相當(dāng)于跟刀架的第四個(gè)支承塊。  

   為了減少跟刀架支承塊與工件的摩擦而造成支承塊嚴(yán)重磨損,減少工件溫度升高,同時(shí)冷卻刀刃,在隨時(shí)注意調(diào)整跟刀架松緊程度的同時(shí),還需在切削過(guò)程中進(jìn)行充分冷卻和潤(rùn)滑,使切削順利進(jìn)行,保證粗車后螺紋的表面粗糙度。  

    

  六、合理選擇車刀的幾何形狀  

   車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí),由于工件剛性差,刀具幾何形狀對(duì)工件產(chǎn)生的振動(dòng)非常敏感。如果車刀的幾何形狀選擇不當(dāng),也不可能得到良好的效果。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn):  

   1.為了減少切削力,減少細(xì)長(zhǎng)軸的彎曲,車刀的主編角取75°~93°。  

   2.為了減小切削力,應(yīng)該選擇較大的前角,取15°~30°。  

   3.車刀前面應(yīng)該磨有R1.5~3的斷屑槽,使切屑卷曲折斷。  

   4.選擇負(fù)的刃傾角,取-3°~-10°,使切屑流向待加工表面。另一方面,車刀也容易切入工件,并可減少切削力。  

   5.刀刃粗糙度要高,并要經(jīng)常保持鋒利。  

   6.為了減少?gòu)较蚯邢髁Γ都獍霃綉?yīng)選得較?。≧﹤0.3mm),倒棱的寬度也應(yīng)選得較小。  
  七、采用雙刀架對(duì)刀切削  

   利用切削力和工件受力變形相抵消的原理,采用雙刀架對(duì)中,即不需要使用中心架,也不需要使用跟刀架,只需采用適當(dāng)?shù)毒邘缀谓嵌鹊碾p刀“對(duì)刀”切削,不但大大減小了工件彎曲變形,而且還能用大進(jìn)給量,提高切削速度,同時(shí)進(jìn)行粗車、半精車或精車,縮短加工時(shí)間,保證加工質(zhì)量。  

   在車床床鞍上裝上前后兩個(gè)中拖板刀架,中拖板的絲杠也改成左右旋螺紋傳動(dòng)。采用前后兩把車刀徑向相對(duì)安裝,半精車車刀正裝,精車刀反裝,沿同一軸向方向走刀,左右旋轉(zhuǎn)絲杠帶動(dòng)兩個(gè)中拖板刀架同時(shí)作徑向進(jìn)刀或退刀,使兩刀同時(shí)切削,達(dá)到切削力相抵消的目的。為了使切削力平衡,精車刀需采用0°后角或小負(fù)后角,增加精車刀所產(chǎn)生的切削力,使之與半精車(切削余量大)所產(chǎn)生的切削力相平衡。徑向切削力相互抵消,清除了細(xì)長(zhǎng)絲杠切削容易變形的缺陷。同時(shí)精車刀的負(fù)后角形成的刀面對(duì)工件產(chǎn)生摩擦,使之起到一定的壓光作用,改進(jìn)了表面質(zhì)量,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。  

   細(xì)長(zhǎng)絲杠由于其長(zhǎng)徑比較大、散熱性能差,車削細(xì)長(zhǎng)絲杠不僅生產(chǎn)效率很低,而且質(zhì)量不易保證。所以,為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量,提出解決車削細(xì)長(zhǎng)絲杠難題的方法。但必須針對(duì)具體情況和不同要求單獨(dú)或混合采用,才能達(dá)到預(yù)期的效果。
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