普通車床車削帶螺紋的薄壁零件

陳昶江

（韶關(guān)市技師學(xué)院，韶關(guān) 512026）

普通車床車削帶螺紋的薄壁零件

陳昶江

（韶關(guān)市技師學(xué)院，韶關(guān) 512026）

水潤(rùn)滑石墨推力軸承是影響屏蔽泵可靠壽命的關(guān)鍵部件，本文依據(jù)可靠性理論，導(dǎo)出了水潤(rùn)滑石墨推力軸承可靠壽命的數(shù)學(xué)模型，并通過(guò)屏蔽泵水潤(rùn)滑石墨推力軸承的壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型中的參數(shù)進(jìn)行了估算，此研究成果對(duì)水潤(rùn)滑軸承可靠壽命預(yù)測(cè)及設(shè)計(jì)計(jì)算具有普遍的指導(dǎo)意義。

薄壁零件變形螺紋定位夾具

1　薄壁零件問(wèn)題分析

結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、節(jié)約材料是薄壁零件的特點(diǎn)。目前，已經(jīng)有大量的機(jī)械在應(yīng)用薄壁零件。在薄壁零件的加工中，對(duì)其精度存在影響的原因有很多種，整體而言有如下三種。

（1）受力變形。因?yàn)榱慵”?，所以受到夾緊力后，很容易出現(xiàn)形變的情況，進(jìn)而使得工件的形狀精度以及尺寸精度都不再準(zhǔn)確。

（2）受熱變形。因?yàn)榱慵”谇仪邢鲿r(shí)候會(huì)產(chǎn)熱，熱量會(huì)使得工件變形，導(dǎo)致無(wú)法精確地控制工件的尺寸。

（3）振動(dòng)變形。當(dāng)施加的切削力方向是以徑向?yàn)橹鲿r(shí)，震動(dòng)和形變的情況就很容易在薄壁零件上出現(xiàn)。這些現(xiàn)象會(huì)直接影響薄壁零件的外形以及自身的尺寸，并且導(dǎo)致薄壁零件的表面太過(guò)粗糙，位置也不夠符合標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)前，一直很難解決關(guān)于薄壁零件的加工問(wèn)題。所以，本文嘗試從加工方法、刀具的幾何參數(shù)以及零件的裝夾等多個(gè)主要影響因素方面來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。由于薄壁零件進(jìn)行處理時(shí)容易出現(xiàn)的變形問(wèn)題也被盡量避免了，從而保證了零件加工的精度。韶關(guān)市技師學(xué)院目前對(duì)外加工的眾多零件中，當(dāng)屬薄壁零件存在的加工難度最高，采用的設(shè)備是沈陽(yáng)機(jī)床廠的CD6140A普通車床。

2　工件特點(diǎn)分析

從材料和零件的樣圖來(lái)看，螺紋部分厚度僅有6mm，材料為45號(hào)鋼，是進(jìn)行該零件加工的難點(diǎn)。因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中，裝夾方便、可靠、零件不會(huì)出現(xiàn)形變、定位精確等都問(wèn)題都需要考慮。加工零件一般借助三爪卡盤(pán)或者撐內(nèi)孔的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)固定。但是，因?yàn)樵摿慵?，夾緊的地方受力點(diǎn)與車削的受力點(diǎn)之間存在較長(zhǎng)的距離，且還需要施加很大力度進(jìn)行M40螺紋的車削，所以很容易出現(xiàn)晃動(dòng)，致使工件加工過(guò)程中出現(xiàn)形變。所以，需要考慮確定合適的裝夾位置來(lái)解決上述問(wèn)題，還要考慮學(xué)生能否操作方便，以減少出錯(cuò)的環(huán)節(jié)。

目前，我們?cè)谄胀ㄜ嚧采霞庸ぢ菁y，多采用的進(jìn)刀方式是直進(jìn)式或斜進(jìn)式。采取直進(jìn)式，同時(shí)采取兩側(cè)的刀刃進(jìn)行零件的切削，無(wú)法采取排削的方式進(jìn)行處理，很容易磨損兩側(cè)的刀刃。如果切削的零件的螺紋間距過(guò)大，刀刃會(huì)因?yàn)榍邢魃疃忍蠖焖倌p，螺紋中徑也隨即會(huì)出現(xiàn)誤差。但是，這種加工方式卻能夠保證較高精度的牙型。如果使用斜進(jìn)式，那么就很容易磨損刀刃，且無(wú)法保證螺紋棉的平直，牙型會(huì)因?yàn)榈都饨嵌炔缓每刂贫鴮?dǎo)致較差的精度。

3　優(yōu)化夾具設(shè)計(jì)

薄壁零件存在剛性不佳的情況。一般的裝夾方式會(huì)使零件因?yàn)榍邢鳠崃亢洼S向的切削力而彎曲和形變，無(wú)法滿足需求。所以，嘗試設(shè)計(jì)如圖1所示的滿足該零件加工的專用夾具，使用軸向夾緊替代之前的徑向夾緊。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：進(jìn)行軸向夾緊，正應(yīng)力只需要徑向夾緊的1/6，保證了零件基本不變形?？梢?jiàn)，軸向夾緊更可靠。

圖1　專用夾具

其中，件1為夾具主體，材料為 45號(hào)鋼，左端被夾持直徑為80mm，可用來(lái)夾持工件的內(nèi)孔直徑范圍為 30～40mm；件2為拉桿，材料為45號(hào)鋼，直徑為21mm，它剛好與薄片工件上的φ21孔對(duì)應(yīng)配合，使工件在夾具中定位及傳遞切削力；件3為已加工完左端面和內(nèi)孔的工件，裝夾時(shí)要注意工件與夾具體1的軸向夾緊配合。小溝槽是在工件調(diào)頭裝夾后，為方便控制總長(zhǎng)度而設(shè)計(jì)的，尺寸為5mm×2mm。這個(gè)夾具操作簡(jiǎn)單，可以降低學(xué)生的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4　刀具的合理選擇

（1）內(nèi)孔車刀采用主偏角60°，副偏角30°，前角35°，主后角14～16°，副后角6～8°，刃傾角5～6°，具有較好的剛性，能減少振動(dòng)變形和防止產(chǎn)生振紋；

（2）外圓精車刀采用主偏角 90～93°，副偏角15°，主后角14～16°，副后角15°，前角適當(dāng)增大；

（3）螺紋刀的刀尖角60°，前角35°，主后角5°，進(jìn)給方向的副后角10～12°，另一側(cè)副后角6～8°，刃傾角15°。

螺紋刀采用高速鋼車刀外，其他刀具均采用硬質(zhì)合金刀具。

5　加工步驟的選定

裝夾毛坯15mm長(zhǎng)，平端面至加工要求；用Φ32鉆頭鉆通孔，粗、精加工Φ34通孔；粗、精加工Φ44外圓，加工長(zhǎng)度大于3mm至尺寸要求；調(diào)頭利用夾具如圖2所示裝夾，控制總長(zhǎng)尺寸35mm平端面；加工螺紋外圓尺寸至Φ39.74；采用斜進(jìn)法對(duì)螺紋進(jìn)行粗加工，采用直進(jìn)法進(jìn)行精加工；拆卸工件，完成加工。

需要注意的是，為了減少學(xué)生的勞動(dòng)強(qiáng)度，可以采用流水線作業(yè)方式，對(duì)加工尺寸進(jìn)行分工，以提高生產(chǎn)效率；且可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行崗位輪換，參與整個(gè)生產(chǎn)流程，以達(dá)到完整的工件加工體驗(yàn)和學(xué)習(xí)。

6　切削用量的選擇

切削用量與力度之間存在直接聯(lián)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知：

（1）切削深度ap和進(jìn)給量f同時(shí)增大，形變程度和切削力成正比，直接對(duì)薄壁零件的車削產(chǎn)生負(fù)面影響。

（2）減少切削深度ap，增大進(jìn)給量f，雖然降低了切削力，但是因?yàn)閷?dǎo)致薄壁零件增加了表面殘余面積，導(dǎo)致表面更為粗糙，而薄壁零件本身就存在強(qiáng)度不佳的問(wèn)題。所以，內(nèi)應(yīng)力也隨之增加，進(jìn)而發(fā)生形變的問(wèn)題。

因此，結(jié)合本產(chǎn)品，我們所采用的切削用量為：

（1）內(nèi)孔粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為 500～600r/min，進(jìn)給速度（0.1～0.15）mm/n，留精車余量0.2～0.3mm；

（2）內(nèi)孔精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為 1100～1200r/min；為取得較好的表面粗糙度，選用較低的進(jìn)給速度（0.03～0.05）mm/n，采用一次走刀加工完成；

（3）外圓粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為 500～600r/min，進(jìn)給速度（0.1～0.15）mm/n，留精車余量0.3～0.5mm；

（4）外圓精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為 1100～1200r/min，進(jìn)給速度（0.03～0.05）mm/n，采用一次走刀加工完成。

需要注意的是，操作中，學(xué)生容易在粗、精車轉(zhuǎn)換中忘記對(duì)進(jìn)給箱的手柄進(jìn)行調(diào)整，這樣將導(dǎo)致工件的表面粗糙度值變大。因此，一定要在操作中對(duì)學(xué)生灌輸嚴(yán)格按照加工步驟進(jìn)行加工的思想，養(yǎng)成良好的安全操作習(xí)慣。

7　加工時(shí)的兩點(diǎn)注意事項(xiàng)

（1）車削過(guò)程中很容易出現(xiàn)車刀飛出的現(xiàn)象，所以需要確保夾緊薄壁零件，切不可使薄壁零件因?yàn)閵A緊力度過(guò)大而變形。但是，如果沒(méi)有夾緊，零件可能會(huì)在車削時(shí)松動(dòng)報(bào)廢。關(guān)于夾緊力度問(wèn)題，我們是在粗車時(shí)候夾緊，在精車時(shí)候夾松，以保證零件形變?cè)诳煽胤秶鷥?nèi)。因此，務(wù)必在操作中提醒學(xué)生注意多總結(jié)加工經(jīng)驗(yàn)，從而減少?gòu)U品的生成和安全事故的發(fā)生。

（2）用高速鋼刀具低速精加工時(shí)，可以使用極壓乳化液或者是潤(rùn)滑性較好的極壓切削油，從而可以延長(zhǎng)刀具的使用壽命，也保證切削面的質(zhì)量。如果使用的刀具是硬質(zhì)合金，并且是粗加工，則可以不加切削液。但是，在進(jìn)行精加工的時(shí)候，需要持續(xù)和充分地澆注低濃度乳化液或者是水溶液，保證其潤(rùn)滑的性能。切削過(guò)程中應(yīng)充分應(yīng)用切削液，除了可以減少切削力外，也可以使刀具施用時(shí)間更久，并且降低工件加工位置的粗糙程度，且工件不會(huì)因?yàn)榍邢鳠崃堪l(fā)生變形，保證了零件的加工質(zhì)量。

［1］濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.7版.北京：高等教育出版社，2001.

［2］董國(guó)成.車工工藝與技能訓(xùn)練［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

Thin Wall Parts with Screw Thread in Ordinary Lathe

CHEN Changjiang
（Shaoguan technician college，Shaoguan 512026）

Turning thin-walled parts is a difficult point in the turning process，and the thin wall parts with screw thread are more difficult to be processed on the lathe.In this paper，combined with the teaching examples，from the fixture design of thin-walled parts to the thread processing one by one，and in the teaching practice to be used. This not only completed the production task，but also to make the students learn the processing of thin-walled workpiece this topic，from the process analysis，the actual operation has achieved good results.

thin wall parts，deformation，screw thread，positioning fixture