活塞桿加工工藝方法研究

邢磊 梁佳文

（沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110027）

活塞桿加工工藝方法研究

邢磊 梁佳文

（沈陽(yáng)遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110027）

俗話說(shuō)車工怕桿，意思是說(shuō)車工加工細(xì)長(zhǎng)桿類零件時(shí)很不容易達(dá)到技術(shù)要求，一個(gè)是尺寸公差很難保證，另一個(gè)是桿類零件加工后是彎曲的。往復(fù)式壓縮機(jī)的活塞桿就是這種典型的細(xì)長(zhǎng)桿類零件，尤其是采用液壓連接的活塞桿，長(zhǎng)徑比較大，加工難度較大，出現(xiàn)彎曲桿的可能性隨之增高。如果將一根彎曲的活塞桿安裝在壓縮機(jī)上，那么活塞桿在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中是跳動(dòng)的，填料函中的密封環(huán)就會(huì)隨著活塞桿的跳動(dòng)而跳動(dòng)，從而導(dǎo)致氣體無(wú)法密封而大量外泄。同時(shí)，活塞桿的跳動(dòng)也將引起整臺(tái)機(jī)組的振動(dòng)，從而使設(shè)備無(wú)法安全運(yùn)行。因此，尺寸公差及形位公差完全合格的活塞桿是往復(fù)式壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的首要條件之一。

活塞桿 加工方法 壓縮機(jī) 公差

1 引言

怎樣才能生產(chǎn)出合格的活塞桿呢？下面就活塞桿產(chǎn)生彎曲的原因進(jìn)行分析，總結(jié)出對(duì)活塞桿加工有影響的幾點(diǎn)要素。

2 切削力的分析

2.1 總切削力F

在切削過(guò)程中，為了克服金屬材料的變形抗力以及摩擦阻力，刀具必須受到一個(gè)作用力F，稱之為總切削力。由于總切削力的方向及大小會(huì)隨著切削條件的變化而變化，故應(yīng)將總切削力分解成以下幾個(gè)既定方向的分切削力。

2.2 主切削力Fc

主切削力Fc是總切削力沿主運(yùn)動(dòng)方向的分力。在切削加工中，所消耗功最多，所以它是計(jì)算機(jī)床功率、刀桿、刀片強(qiáng)度以及夾具設(shè)計(jì)、選擇切削用量的主要依據(jù)。

2.3 給力Ff

進(jìn)給力Ff是總切削力沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的分力。車外圓時(shí)，它作用在進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，是設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的依據(jù)。

2.4 背向力Fp

背向力Fp是總切削力沿工作平面垂直方向的分力。車外圓時(shí)，背向力使工件彎曲變形或振動(dòng)，對(duì)加工表面質(zhì)量影響極大，所以在加工桿類零件時(shí)應(yīng)盡可能設(shè)法減少背向力Fp。

3 影響切削力的因素

3.1 工件材料

工件材料的硬度或強(qiáng)度越高，切削力越大。工件材料的塑型或韌性越好，變形抗力和摩擦阻力大，切削力也越大。

3.2 切削量

切削量取決于切削速度和進(jìn)給量以及背吃刀量，切削速度是通過(guò)影響切削變形程度來(lái)影響切削力的，切削變形大，則切削力增大。

進(jìn)給量和背吃刀量增大，分別使切削寬度和切削厚度增大，切削層面積也增大所以變形抗力和摩擦阻力也增大，則切削力也就隨之增大。但是兩者影響程度不同，當(dāng)背吃刀量增大一倍時(shí)，主切削力也增大一倍，但當(dāng)進(jìn)給量增大一倍時(shí)，主切削力只增大75%～90%。

3.3 刀具的因素

前角增大，切削變形減少，切削力也減少，并且前角對(duì)進(jìn)給力及背向力的影響比對(duì)主切削力的影響大。

主偏角與副偏角主要影響三個(gè)切削分力的大小和比例關(guān)系。在刀具圖弧半徑為零時(shí)，增大主偏角可減少主切削力，同時(shí)可使背向力減少，進(jìn)給力增大。同理，增大副偏角也可使背向力減少，有利減小工藝系統(tǒng)的彈性變形和振動(dòng)。

4 選擇合適的刀具角是加工活塞桿的關(guān)鍵

通過(guò)上面的分析，我們知道選擇合適的刀具角度對(duì)活塞桿加工至關(guān)重要，減少背向力是加工細(xì)長(zhǎng)桿類的關(guān)鍵，下圖說(shuō)明一下車刀的角度及作用。

圖1 車刀的主要角度

4.1 主偏角Kr

主偏角Kr是主切削平面與假定工作排平面間的夾角，其作用是改變切削力和刀頭的受力情況和散熱條件。當(dāng)主偏角Kr等于90°左右時(shí)，背向力趨近零，也就是說(shuō)明我們?cè)诩庸U類零件時(shí)將車刀的主偏角取90°左右，對(duì)減少零件的彎曲度是有利的。

4.2 副偏角K'r

副偏角K'r是副切削平面與假定平面間的夾角。其作用是減少副切削刃與工件已加工表面間的摩擦，但是副偏角也不要取的太大，因?yàn)楦逼沁^(guò)大會(huì)降低刀具的強(qiáng)度。

4.3 刀尖角εγ

刀尖角εγ是主、副切削平面間的夾角。刀尖角的大小可以用下式計(jì)算εγ=180°-（Kr+ K'r），刀尖角的大小影響刀尖處的強(qiáng)度和散熱面積。

4.4 刃傾角λs

刃傾角λs是主切削刃與基面間的夾角。以基面為基準(zhǔn)，當(dāng)主切削刃在選定點(diǎn)以后的部分位于基面之上時(shí)，規(guī)定刃傾角小于0°，當(dāng)主切削刃位于基面上時(shí)，刃傾角等于0°。

4.5 前角r0

前角與基面間的夾角為前角r0，以基面為基準(zhǔn)，當(dāng)前面在基面之上時(shí)，規(guī)定前角小于0°，當(dāng)前面在基面之下時(shí)，規(guī)定前角大于0°，當(dāng)前面和基面重合時(shí)，前角等于0°。

增大前角能使刃口鋒利，減少切削變形，減少切削力，并使切削容易排出。但使前角增大會(huì)降低刀頭強(qiáng)度。

4.6 后角α0

后角α0是后面與切削平面間的夾角，后角能減少后面與工件之間的摩擦。后角愈大，切削刃愈鋒利，但影響刀頭強(qiáng)度。（如圖1）

5 保證活塞桿中心孔的同軸度

保證活塞桿兩端中心孔的同軸度是活塞桿加工的關(guān)鍵所在。因?yàn)榛钊麠U的加工工序較多，而中心孔是各道工序周轉(zhuǎn)中的定位尺寸。如果活塞桿兩端的中心孔不在同一軸線上，那么在各道工序周轉(zhuǎn)時(shí)由于裝夾用力的差異，活塞桿各外圓面就會(huì)造成微小的變動(dòng)，活塞桿的加工質(zhì)量會(huì)降低。

6 中心架的調(diào)整

為防止活塞桿加工時(shí)產(chǎn)生彎曲，都設(shè)置中心架，以克服背向力造成活塞桿彎曲。需要注意中心架的夾固力的調(diào)整，使三個(gè)支承爪受力均勻，支承力大小要合適，過(guò)大會(huì)使摩擦力增大，過(guò)小時(shí)將起不到夾固的作用。支承爪與工件接觸處需要經(jīng)常加油潤(rùn)滑，以防止拉毛工件及摩擦發(fā)熱。同時(shí)也應(yīng)注意尾座頂尖的頂固力。粗加工時(shí)可適當(dāng)增大頂固力，以防工件脫落，精加工時(shí)頂固力要適當(dāng)減小，以防頂彎活塞桿

［1］顧崇.《機(jī)械制造工藝學(xué)》.陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1994年6月.

［2］張帆.《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)》.陜西科學(xué)技術(shù)出版社，2006年5月.

［3］李益民.《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社，1999年10月.

［4］艾興.《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2000年3月.

［5］徐鴻本.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2003年10月.

［6］楊黎明.《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》.國(guó)防工業(yè)出版社.