細(xì)長零件數(shù)控縱切的加工探討

馬寧濤

（陜西建工安裝集團(tuán)有限公司，西安 710119）

細(xì)長零件數(shù)控縱切的加工探討

馬寧濤

（陜西建工安裝集團(tuán)有限公司，西安 710119）

通過對(duì)細(xì)長軸類零件加工時(shí)彎曲變形的原因分析，闡述了保證細(xì)長軸加工質(zhì)量的工藝方法、切削用量與數(shù)控縱切零件的具體運(yùn)用。

細(xì)長軸；加工特點(diǎn)；加工工藝；數(shù)控縱切

1 細(xì)長軸工件的常用加工工藝

細(xì)長類工件的長度和直徑之比在25倍以上，該種工件加工時(shí)剛度不足在切削力、自重和頂尖壓力的聯(lián)合作用下，極易產(chǎn)生過度彎曲或者失去穩(wěn)定。因此，車削細(xì)長軸時(shí)應(yīng)對(duì)軸的受力狀態(tài)進(jìn)行改善。

2 細(xì)長軸類零件物理性分析

2.1 切削力分析

徑向切削力Px是使細(xì)長類工件在徑向產(chǎn)生彎曲的主要根源，這個(gè)切削分力始終存在于整個(gè)加工過程中，降低徑向切削力Px可明顯改善細(xì)長類工件的加工質(zhì)量，實(shí)踐中有好多降低降低徑向切削力Px的有效措施，應(yīng)認(rèn)真分析并針對(duì)性地應(yīng)用。

對(duì)于非細(xì)長類工件，因工件剛度富足，軸向切削力Py不致于使工件軸向受壓失穩(wěn)，不必過多分析。對(duì)于細(xì)長類工件，因工件剛度極弱，如果對(duì)軸向切削力Py不進(jìn)行仔細(xì)研究，在切削過程中，因軸向切削力Py的作用，使細(xì)長類工件受壓失穩(wěn)的現(xiàn)象發(fā)生比比皆是。

2.2 切削熱對(duì)細(xì)長類工件加工的作用：

在細(xì)長類工件加工過程中，因切削刀具與細(xì)長類工件的回轉(zhuǎn)摩擦，在工件上引起大量切削熱，是不可避免的正常現(xiàn)象。因細(xì)長類工件在加工過程中被牢靠地加持在機(jī)床工藝系統(tǒng)中阻礙了其受熱變形，細(xì)長類工件必將在水平面內(nèi)發(fā)生橫向彎曲。

因此，對(duì)于細(xì)長類工件加工，要提高加工質(zhì)量，除了采用合適的加工工藝外，還要在工藝系統(tǒng)參數(shù)選用和加工過程冷卻措施等方面采取相應(yīng)可行手段，才能達(dá)到理想結(jié)果。

3 數(shù)控縱切設(shè)備

3.1 數(shù)控縱切機(jī)床加工原理

采用數(shù)控縱切機(jī)床加工零件，零件的加工長度對(duì)加工的影響很大。并且對(duì)于不同長度的零件加工原理有所不同，又相互統(tǒng)一。

圖1 數(shù)控縱切機(jī)床加工原理圖1

圖2 數(shù)控縱切機(jī)床加工原理圖2

在零件開始加工時(shí)按照數(shù)控縱切機(jī)床加工原理圖1進(jìn)行。這時(shí)雖然加工零件較細(xì)，但在根部切削，刀具切削點(diǎn)的切削力Px幾乎對(duì)零件彎曲無影響，零件受到的重力影響也不大，零件幾乎不會(huì)發(fā)生彎曲變形；刀具切削點(diǎn)不變，所以徑向切削力Px在后續(xù)加工下幾乎仍無影響。

當(dāng)該零件加工到一定長度時(shí)，零件受到的重力影響增大，這時(shí)按圖2原理加工；即副主軸同步旋轉(zhuǎn)、夾緊、軸向外拉零件并進(jìn)行加工。由于零件較長，當(dāng)零件加工長度大于機(jī)床行程時(shí)，需進(jìn)行二次、三次以致多次送料。二次送料時(shí)的夾頭2夾緊不變，夾頭1松開退回到起始，然后夾緊材料，再向前推進(jìn)、送料，此時(shí)主軸與副主軸可以同步旋轉(zhuǎn)也可以同時(shí)靜止。圖2中夾頭1，夾頭2，夾頭3為彈簧夾頭，其中夾頭2在加工過程中實(shí)際為支撐作用，并有一定的夾緊力，且該夾頭分為固定和移動(dòng)兩種，在加工時(shí)須根據(jù)實(shí)際加工進(jìn)行選擇。移動(dòng)夾頭適合加工行程小于100mm的零件和行程大于100mm但精度不是很高的零件，其優(yōu)點(diǎn)是在加工過程中移動(dòng)夾頭與零件同步旋轉(zhuǎn)，不易卡死。而固定夾頭對(duì)于大于100mm精度較高的零件能較容易保證，但由于其是固定的，在加工過程中容易出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。因此加工時(shí)對(duì)夾頭2的選擇非常重要，并且對(duì)于不同大小的材料，夾頭1，夾頭2，夾頭3都要選擇相應(yīng)大小的夾頭。

4 數(shù)控縱切車床加工細(xì)長軸零件的具體應(yīng)用

對(duì)于鐵芯桿零件，如采取一般普通的設(shè)備是很難保證質(zhì)量要求的，故優(yōu)先采用數(shù)控縱切車床，增加如下一些輔助措施，以提高細(xì)長軸的加工精度。

（1）零件的材料選擇及要求。因鐵芯桿原材料直徑為φ5，而工廠1Cr18Ni9/φ5材料為盤形絲材，不符合縱切數(shù)控車床棒料加工規(guī)定，因此要求特殊定貨以滿足數(shù)控縱切車床的要求。

（2）為減少零件因一次裝夾加工產(chǎn)生的切削應(yīng)力，在縱切加工前，對(duì)原材料進(jìn)行固溶熱處理與校直等準(zhǔn)備工序。

（3）合理地控制切削用量。切削用量選擇對(duì)于鐵芯桿零件的加工尤為關(guān)鍵。工藝系統(tǒng)參數(shù)對(duì)切削總力和在徑向、軸向分力及由以上諸力而產(chǎn)生的切削熱量的大小和方向有直接影響。

切削深度（t）：0.2～2mm；進(jìn)給量：0.02～0.6mm；

切削速度（v）：切削速度是影響切削熱量的主要因素，應(yīng)慎重選擇。在合理的切削速度下，既可以保證加工效率，不影響正常的加工進(jìn)程，又可使切削熱量及時(shí)地隨著冷卻液和空氣介質(zhì)散發(fā)，這個(gè)速度需要經(jīng)過實(shí)際加工中多次試驗(yàn)對(duì)比才能發(fā)現(xiàn)。實(shí)際上確定工藝系統(tǒng)工藝參數(shù)過程就是一個(gè)實(shí)踐探索過程，任何教科書不可能提供特定工件的切削用量。

5 結(jié)論

使用數(shù)控縱切車床加工細(xì)長零件，只要選擇合理的加工參數(shù)及加工刀具，合理運(yùn)用該機(jī)床加工原理，不但可以保證零件的加工質(zhì)量，而且能大幅度提高其加工效率。

［1]《機(jī)械工程師手冊(cè)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社出版，1989.202—001.

馬寧濤（1981—），男，陜西，陜西建工安裝集團(tuán)有限公司第七工程公司，工程師，從事機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)及加工工藝編制等工作。