一種適用于深孔環(huán)形溝槽加工的錐度進(jìn)給裝置

李芳 袁剛 龔心華 彭翰宇 王菲菲

摘 要：采用加長(zhǎng)防振刀桿在車(chē)床上加工出孔內(nèi)環(huán)形溝槽的加工方式適用于長(zhǎng)徑比不超過(guò)14的深孔。對(duì)于長(zhǎng)徑比超過(guò)14的深孔溝槽由于裝夾時(shí)刀柄懸伸過(guò)長(zhǎng)，刀柄剛性不足，加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，造成溝槽尺寸和表面粗糙度超差。通過(guò)設(shè)計(jì)，制造出一種錐度進(jìn)給裝置，特別適用在車(chē)床上加工長(zhǎng)徑比超過(guò)14的深孔內(nèi)環(huán)形溝槽，可以克服通用刀桿加工精度低，表面粗糙度差的缺點(diǎn)，滿(mǎn)足成組分布的環(huán)形溝槽的加工要求。

關(guān)鍵詞：錐度進(jìn)給;環(huán)形槽;刀具;加工

引言

通常我們采用加長(zhǎng)防振刀桿在車(chē)床上加工出孔內(nèi)環(huán)形溝槽，這種加工方式適用于長(zhǎng)徑比不超過(guò)14的深孔。對(duì)于長(zhǎng)徑比超過(guò)14的深孔溝槽由于裝夾時(shí)刀柄懸伸過(guò)長(zhǎng)，刀柄剛性不足，加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，造成溝槽尺寸和表面粗糙度超差。

本文介紹的錐度進(jìn)給裝置，是針對(duì)常規(guī)加長(zhǎng)刀桿的不足而設(shè)計(jì)、制造的專(zhuān)用切槽工裝，特別適用在車(chē)床上加工長(zhǎng)徑比超過(guò)14的深孔內(nèi)環(huán)形溝槽，可以克服通用刀桿加工精度低，表面粗糙度差的缺點(diǎn)，滿(mǎn)足成組分布的環(huán)形溝槽的加工要求。

1深孔環(huán)形槽的技術(shù)要求

如圖1所示，所需加工直徑為φ91.6±0.1 mm的深孔內(nèi)環(huán)形溝槽距離端面1860mm，環(huán)形溝槽粗糙度RMS3.2、 槽兩側(cè)倒角粗糙度RMS1.6，槽間距公差±0.1 mm，測(cè)量基準(zhǔn)是內(nèi)端面，檢驗(yàn)溝槽時(shí)需要特殊量具。

2 進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu)和組成

2.1刀具進(jìn)給裝置結(jié)構(gòu)

錐面進(jìn)給裝置主要由刀片、刀體、刀桿、中心錐桿、鎖緊螺母、手輪、連接座等零部件組成，如圖2所示。

2.2 工作原理及使用方法

加工前將連接座安裝到數(shù)控車(chē)床的刀架上，然后上緊刀架上的螺釘，將刀具固定。根據(jù)所加工件的內(nèi)孔直徑，選擇合適尺寸的導(dǎo)向塊安裝在刀體上，用壓板和螺釘定位鎖緊，調(diào)整刀桿中心線(xiàn)與車(chē)床主軸中心線(xiàn)重合。

對(duì)刀時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪帶動(dòng)中心錐桿沿中心線(xiàn)向前移動(dòng)，移動(dòng)時(shí)中心錐桿前端錐面將刀片徑向推出至進(jìn)刀尺寸，上緊鎖緊螺母完成對(duì)刀。

對(duì)刀后，機(jī)床Z軸移動(dòng)，即可加工出不同寬度的槽。加工完成后，松開(kāi)鎖緊螺母，反向旋轉(zhuǎn)手輪，中心錐桿向后移動(dòng)帶動(dòng)刀片縮回，當(dāng)?shù)都饪s到小于內(nèi)孔直徑的位置時(shí)，刀具退出工件，加工完成。

3 加工環(huán)形溝槽在線(xiàn)測(cè)量方法

3.1直徑尺寸檢測(cè)

為避免重復(fù)裝夾定位不準(zhǔn)確，加工環(huán)形溝槽時(shí)必須在機(jī)床上直接測(cè)量出結(jié)果，根據(jù)結(jié)果調(diào)整進(jìn)刀量和Z軸坐標(biāo)點(diǎn)。距離端面較短的環(huán)形溝槽直徑用內(nèi)徑千分尺測(cè)量，距離端面較深的溝槽直徑用膠泥模型切片相對(duì)測(cè)量的方法。在加工完溝槽后，先將零件內(nèi)孔清理干凈，然后在環(huán)形溝槽部位壓上膠泥，膠泥應(yīng)與取模位置完整貼實(shí)，膠泥模型成形后切片在投影儀上照光比對(duì)加工出的槽形狀和相關(guān)數(shù)據(jù)，按下列公式計(jì)算環(huán)形溝槽直徑

式中：Da—環(huán)形槽實(shí)測(cè)直徑

D1— 內(nèi)孔直徑

h1—膠泥模型環(huán)形槽底直徑與內(nèi)孔直徑高度差

例如：Da=88.96+2×1.31=91.58（mm）

3.2最終檢測(cè)結(jié)果

加工后經(jīng)過(guò)檢測(cè)，結(jié)果表明應(yīng)用此進(jìn)給裝置加工的環(huán)形溝槽完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，成功實(shí)現(xiàn)了在車(chē)床上加工長(zhǎng)徑比大于14的深孔內(nèi)環(huán)形溝槽的加工。

4 加工中問(wèn)題分析及解決方案

4.1距離尺寸不準(zhǔn)確

數(shù)控機(jī)床Z軸絲杠間隙大和輸入程序錯(cuò)誤會(huì)使距離尺寸不準(zhǔn)確。車(chē)床在開(kāi)機(jī)后應(yīng)由設(shè)備管理專(zhuān)業(yè)人員檢測(cè)設(shè)備精度，調(diào)整間隙，消除誤差;加工前應(yīng)檢查數(shù)控程序，并在零件加長(zhǎng)段或端面孔口留有余量處對(duì)刀試切，測(cè)量結(jié)果后調(diào)整程序。

4.2 環(huán)形溝槽徑向尺寸不一致

引起環(huán)形溝槽徑向尺寸不一致的根本原因是手輪進(jìn)給計(jì)算錯(cuò)誤。手輪每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)刻度，刀片直徑方向應(yīng)按設(shè)計(jì)要求相應(yīng)進(jìn)給，調(diào)整進(jìn)刀量時(shí)應(yīng)通過(guò)觀(guān)察手輪上的刻度線(xiàn)，精確計(jì)算刀片的徑向總進(jìn)給量。

4.3表面粗糙度超差

切削參數(shù)不合適是影響表面粗糙度主要要素，此裝置的特殊性要求減少每次進(jìn)刀量，增加進(jìn)刀次數(shù)來(lái)滿(mǎn)足粗糙度要求。而且加工前應(yīng)測(cè)量?jī)?nèi)孔，調(diào)整導(dǎo)向塊尺寸使其完全固定支撐內(nèi)孔孔壁，消除刀具震動(dòng)，提高表面加工質(zhì)量。

切削刃磨損是引起表面粗糙度超差的另一因素。硬質(zhì)合金刀片長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)使用產(chǎn)生積屑瘤和磨損，切削時(shí)如果冷卻不充分，刀片加劇磨損或崩刃，不完整的刀片繼續(xù)切削時(shí)導(dǎo)致粗糙度超差。因此，刀片使用一段時(shí)間后應(yīng)用金剛石砂輪刃磨各角度鋒利，并保持冷卻液的充分冷卻效果。

5結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)在車(chē)床上采用常規(guī)方法加工長(zhǎng)徑比超過(guò)14的深孔內(nèi)環(huán)形溝槽時(shí)尺寸精度和粗糙度差的不足，設(shè)計(jì)、制造了一種錐度進(jìn)給裝置，提出了相應(yīng)的加工和檢測(cè)方法，對(duì)使用加工過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出了解決方案。實(shí)際應(yīng)用表明，使用該裝置加工的深孔內(nèi)環(huán)形溝槽，其尺寸精度及表面粗糙度完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社. 2010年01月.

[2] 楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè) [M].機(jī)械工業(yè)出版社. 2011年01月.

作者簡(jiǎn)介：

李芳（1975.12—），女，漢，籍貫湖北宜都，本科，職稱(chēng)工程師，研究方向：機(jī)械制造。

（中船重工中南裝備責(zé)任有限公司，湖北 宜昌 443005）