淺談如何保證細長絲杠的加工精度

彭  澤

細長絲杠是一種常見的傳動元件,對細長絲杠的加工精度有較高的要求。但細長絲杠一般都較細長,剛性差,以及毛坯本身的自重和在加工中容易產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,都會使得細長絲杠在車削過程中出現(xiàn)彎曲、扭轉(zhuǎn)變形及扎刀等現(xiàn)象,加工難度也就隨之增大,保證細長絲杠的加工精度相對較難。

影響細長絲杠加工精度的因素有很多,總結(jié)得到以下三個方面的內(nèi)容:

一、振動變形

細長絲杠的長徑比(L/D)較大,剛性較差,在其自重和切削力的作用下,容易振動以致引起扎刀或頂彎工件。針對這一現(xiàn)象,工藝上常采用以下措施:

1.采用一夾一頂裝夾方式,該方式比兩頂尖剛性好

為避免過定位,卡爪夾持部位要較短或在卡爪與工件之間墊入鋼絲。并且可采用反向進給切削,即車刀從卡盤方向往尾座方向進給來加工細長軸,如圖1所示。由圖得到,工件受到軸向拉力,能消除振動,減小變形。

2.使用中心架來支撐細長軸

可先在毛坯中部拉出一小段外圓來作為溝槽,要求此溝槽要有較好的粗糙度以及較小的同軸度公差。也可以使用套筒來做過渡支承。

3.利用三爪跟刀架來支承

三爪底部的卡爪用彈簧支承,工件在車削中由三只卡爪和車刀共同抵住,使得工件上下、左右都不能移動,從而不致產(chǎn)生振動。另外,將卡爪前端的形狀由小曲面改為寬圓弧,大大增加了支承卡爪與工件的接觸面積。其材料選用鑄鐵或青銅。車削前,卡爪的支承面與零件研配,使支承面與零件吻合。在車削過程中,跟刀架的三個支承卡爪與車刀組成兩對徑向壓力,平衡了切削時產(chǎn)生的徑向力,這樣可提高轉(zhuǎn)速和進給量而又不增大振動。同時在使用的過程中要正確調(diào)整支承爪的松緊程度。

4.安排合理有序的工藝過程

例如,在有可能產(chǎn)生變形的工序后面,增設(shè)校直工序。一般在其毛坯正火后、粗及半精車外圓后、精車螺紋前等都要進行校直。

二、受熱變形

由于工件在加工時,刀具完成一個行程的切削較長,會產(chǎn)生大量的切削熱,工件因切削熱的作用而產(chǎn)生軸向線形膨脹,是加劇彎曲變形的重要原因。以下措施有利于解決受熱變形帶來的影響。

尾座頂尖的支頂力適當(dāng),刀具完成一個形成的切削后,可松開頂尖重新支頂。

使用彈性回轉(zhuǎn)頂尖,可有效地補償工件受熱變形伸長,減小工件彎曲,利于車削順利進行。

粗加工后受熱變形應(yīng)進行高溫回火,消除所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力,然后再進行校直并且滿足一定的徑向圓跳動公差。

選擇正確地切削液及時地進行冷卻。其做法不僅可以減小熱變形伸長,還可防止跟刀架支承爪拉毛工件,提高刀具的使用壽命。

合理選擇刀具幾何參數(shù)。

三、其他影響因素

機床及其部件的精度、加工過程中的熱處理工序等都對細長絲杠的加工精度產(chǎn)生較大的影響。

1.機床本身的精度影響

例如主軸和絲杠地軸向竄動會造成螺紋局部螺距不正確;尾座如果未調(diào)整適當(dāng),則會造成中徑不符合要求,機床溜板的竄動會產(chǎn)生扎刀或頂彎工件現(xiàn)象。因而車削螺紋前應(yīng)先對絲杠、主軸及卡盤、導(dǎo)軌等進行檢查,凡不符合要求的要加以調(diào)整,從而確保車削的需要。

2.合理安排熱處理工序?qū)τ谔岣呒氶L絲杠的加工精度有重要作用

對毛坯地正火是為了細化晶粒、改善切削性能,便于粗加工;在加工過程中多次安排時效處理目的是消除內(nèi)應(yīng)力,使絲杠精度在長期使用中穩(wěn)定不變。

保證細長絲杠的加工精度是一項難度較大的工作,要求工人要有較高的技術(shù)水平,只有這樣才能完成細長絲杠的正常車削。

(作者單位:山東省淄博市技術(shù)學(xué)院)