聚四氟乙烯管件內(nèi)腔微力夾緊車削

■北方華安工業(yè)有限公司 （黑龍江齊齊哈爾 161006） 信連志

聚四氟乙烯管件內(nèi)腔微力夾緊車削

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摘要：對(duì)聚四氟乙烯薄壁零件裝夾加工技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行加工工藝分析，針對(duì)該類零件加工過(guò)程中產(chǎn)生的塑性變形問(wèn)題，研制了微夾緊力胎具。詳細(xì)介紹了在數(shù)控機(jī)床上微夾緊力狀態(tài)下高精度加工聚四氟乙烯管件的情況和特點(diǎn)。

1. 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

圖1所示產(chǎn)品為一重要關(guān)鍵件聚四氟乙烯薄壁伸縮套類零件，壁厚為5mm，且為深孔件加工，同軸度與圓柱度等形位公差要求較高，表面粗糙度值Ra=0.8μm。由于聚四氟乙烯材料基本性能較特殊，物理密度為2.1～2.3g/cm3；機(jī)械性質(zhì)較軟。具有非常低的表面能；膨脹系數(shù)較大，25～250℃時(shí)為（10×10-5～12×10-5）/℃。因此加工時(shí)塑性變形較嚴(yán)重，屬于不易加工材料。

圖1

2. 加工難點(diǎn)分析

該零件圓環(huán)部位壁厚較薄，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致在車床卡盤上裝夾力度的大小直接影響零件的變形程度，加上零件加工時(shí)受內(nèi)應(yīng)力、切削熱等因素影響，車削時(shí)極易發(fā)生變形，變形量為0.3～0.6mm，無(wú)法保證同軸度與圓柱度0.02mm的要求。且由于每次裝夾的力度不同，不能保證批量加工的同一性。

3. 原加工工藝

按原有加工方法為保證尺寸精度和形位公差精度，只能在車床上對(duì)內(nèi)孔及外圓進(jìn)行粗加工，在留有足夠加工余量的情況下，失效變形后精加工內(nèi)外圓，留磨量后進(jìn)行研磨，達(dá)到尺寸精度且滿足形位公差要求，此工藝線路較長(zhǎng)，加工費(fèi)用較高。

4. 創(chuàng)新后的加工工藝

在對(duì)零件試車削后發(fā)現(xiàn)，由于加工外圓時(shí)毛坯較厚，變形較小，在內(nèi)孔粗加工尺寸精度為0.5～0.8mm時(shí)，采用心軸固定加工外圓，尺寸精度與形位公差都可滿足工藝要求。主要加工難題在于內(nèi)腔的加工，試加工時(shí)采用開縫套筒裝夾，內(nèi)腔加工不能滿足工藝要求。通過(guò)理論分析與實(shí)際情況相結(jié)合，決定采用內(nèi)腔胎具與工件用膠帶粘接來(lái)固定夾緊的方式，對(duì)該零件進(jìn)行內(nèi)腔加工，達(dá)到以車代研的加工精度，加工過(guò)程如下：①在臥式車床上加工外圓至φ125mm，尺寸精度為0.5～0.8mm。②在臥式車床上加工內(nèi)腔φ95 mm，尺寸精度為0.5～0.8mm。③在臥式車床

上加工外圓φ110mm，尺寸精度為±0.01mm。④在數(shù)控車床上加工內(nèi)腔φ100mm，尺寸精度為±0.01mm。

在此主要介紹本創(chuàng)新工藝中數(shù)控車床加工內(nèi)腔的工藝裝備、工藝參數(shù)及加工過(guò)程。工藝裝備有大連DL-32M型數(shù)控機(jī)床、山特570-3C-40-52型減振刀桿，以及自車胎具等。

（1）胎具的制作：選用φ1 6 0 m m圓鋁質(zhì)毛坯，長(zhǎng)500mm。在臥式車床上打中心孔，鉆φ60mm通孔。數(shù)控車床四爪卡盤裝夾，找正內(nèi)孔至0.05mm以內(nèi)，用φ40mm減振刀桿車削內(nèi)腔至φmm，圓柱度控制在0.01mm以內(nèi)，車削外圓止口至φmm，寬20mm。此內(nèi)腔加工精度將直接保證聚四氟乙烯薄壁伸縮套形位公差精度。

（2）工件裝夾過(guò)程：將放置一定時(shí)間外圓加工好的工件對(duì)正胎具輕輕推入，工件φ140mm止口外圓與胎具φ140mm外圓靠齊對(duì)正定位，用40mm寬透明膠帶纏緊工件止口與胎具止口表面（見圖2），使之固定聯(lián)接，用手旋轉(zhuǎn)工件，檢查工件裝夾牢固即可。

（3）加工過(guò)程：用φ40mm減振刀桿車削內(nèi)腔，主要在尺寸穩(wěn)定性方面，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，采用80°刀片，精加工每刀吃刀量在0.5mm以內(nèi)，分多次車削以減少變形及加工熱的產(chǎn)生。加工參數(shù)如附表所示。

（4）切削液的使用：在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，聚四氟乙烯有吸入切削液的可能，會(huì)影響材料的使用性能，所以不建議使用切削液。為防止刀具過(guò)熱與切屑粘連，應(yīng)用風(fēng)冷降低刀具溫度，并及時(shí)清除切屑。

（5）工件卸下及檢驗(yàn)：加工完成后，在機(jī)床上用精度0.001mm內(nèi)徑千分表檢驗(yàn)內(nèi)腔尺寸公差在（100±0.01）mm 內(nèi)。清除工件與胎具粘連的膠帶，將工件從胎具中抽出，用精度0.001mm內(nèi)徑千分表檢驗(yàn)內(nèi)腔尺寸在（100±0.01）mm 內(nèi)，放置3天進(jìn)行時(shí)效后，用量具對(duì)工件進(jìn)行尺寸及形位公差的檢驗(yàn)。合格后可進(jìn)行批量生產(chǎn)。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)28件，批量同一性較好，可完全滿足工藝要求。

工件實(shí)際加工情況如圖3所示。

圖2

加工參數(shù)表

圖3

5. 微夾緊力夾具使用特點(diǎn)

（1）因胎具內(nèi)腔與聚四氟乙烯管件外圓柱部接觸間隙為0.01mm以

內(nèi)，幾乎為對(duì)零配合，工件與胎具內(nèi)壁為全光滑緊固接觸，加工時(shí)工件與胎具幾乎為一體，且用膠帶粘接也克服了切削時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，加工安全、平穩(wěn)和可靠。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，用膠帶粘接方式加工后，工件裝卸無(wú)夾緊力變形，因此尺寸公差可控制在0.02mm以內(nèi)，圓柱度滿足要求，產(chǎn)品加工尺寸控制穩(wěn)定，表面粗糙度滿足工藝要求，達(dá)到以車代研的效果，且加工效率高。

（3）因聚四氟乙烯管件塑性較高，用膠帶粘接無(wú)夾痕，外觀整潔，表面質(zhì)量較高。

（4）用膠帶將工件與胎具粘牢完全滿足加工條件，且夾緊力作用在胎具上。工件微夾緊力裝夾快速、省力，減少了工藝環(huán)節(jié)，節(jié)省了工藝裝備，提高了加工效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 韓鴻鸞. 數(shù)控車工（技師、高級(jí)技師）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2] 蔣建強(qiáng)，李友節(jié). 數(shù)控車床中、高級(jí)工技能實(shí)訓(xùn)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2009.

專家點(diǎn)評(píng)

用膠帶將工件與胎具粘牢進(jìn)行內(nèi)腔微量車削，是一種嶄新的裝夾方式，簡(jiǎn)單方便，快速省力。夾緊力均勻作用在胎具上，減少了工件受力變形。最原始的方法最實(shí)用，可以說(shuō)是一種發(fā)明與創(chuàng)新。文章圖文并茂，步驟明確，很值得我們學(xué)習(xí)。

收稿日期：（20150605）