薄壁錐套的加工工藝研究

趙金鳳

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253000）

0 引言

薄壁錐套類(lèi)零件的加工特點(diǎn)：①壁薄，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形，影響尺寸和形狀精度；②因切削熱的影響會(huì)引起工件熱變形，工件尺寸難控制；③在切削力的作用下，易產(chǎn)生變形和振動(dòng)；④內(nèi)外圓錐面因刀具高度，易產(chǎn)生雙曲線。根據(jù)薄壁錐套的特點(diǎn)，采取合理的裝夾方法，選擇合理的刀具幾何角度及裝夾方法。

1 薄壁錐套的加工工藝路線確定

薄壁錐套是某機(jī)械加工有限公司生產(chǎn)的一個(gè)套類(lèi)零件，屬于薄壁套類(lèi)零件，而且該產(chǎn)品是內(nèi)外圓錐面，裝夾難度增加。工藝設(shè)計(jì)非常重要，該零件毛坯是壁厚為20 mm的無(wú)縫鋼管，產(chǎn)品成品結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 薄壁錐套

1.1 分析薄壁錐套技術(shù)要求

零件的直徑尺寸、內(nèi)外圓錐面的錐度精度要求不高，都是未注公差。外錐面的長(zhǎng)度尺寸為75±0.03 mm，精度較高。零件形位公差沒(méi)有要求，通過(guò)尺寸精度控制形狀精度，該零件在使用時(shí)要求錐度配合接觸面積為75%以上。內(nèi)錐面的表面粗糙度為Ra 1.6，其余為Ra 3.2。

1.2 分析薄壁錐套的結(jié)構(gòu)

薄壁錐套壁薄，內(nèi)外都是圓錐面，裝夾困難，直徑尺寸大，單件生產(chǎn)可選擇圓鋼，批量生產(chǎn)選擇無(wú)縫鋼管，可減少耗材，減少孔加工工序。

1.3 確定薄壁錐套的工藝路線

根據(jù)毛坯類(lèi)型、零件精度，選擇合理的加工工藝。由于薄壁錐套裝夾困難，設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具，保證加工精度，夾具的芯軸采用脹力芯軸，根據(jù)零件尺寸進(jìn)行調(diào)整配合接觸面，增加工件的剛性及加工精度。

工藝路線如下：①夾持Φ105 mm毛坯外圓，完成右端的粗加工，車(chē)成直徑為Φ95 mm；②工件調(diào)頭，夾持直徑Φ95 mm，保證總長(zhǎng)及尺寸Φ100 mm外圓各留2 mm加工余量；③粗精車(chē)內(nèi)圓錐，保證精度要求；④以?xún)?nèi)錐面定位，安裝在脹力芯軸上，精車(chē)外部尺寸，達(dá)到圖紙要求，保證外圓錐長(zhǎng)度尺寸75±0.03 mm。

2 薄壁錐套的裝夾

薄壁錐套因內(nèi)外都是圓錐面，又是薄壁零件，用一般的三爪卡盤(pán)裝夾不能保證加工精度，只能設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具，專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 薄壁錐套專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)

工藝路線如下：①開(kāi)始粗加工，夾持Φ105 mm毛坯外圓，采用反爪夾持工件，如果內(nèi)孔圓整也可用三爪支撐內(nèi)孔裝夾工件；②夾持已加工直徑Φ95 mm時(shí)，最好采用特制的軟卡爪或開(kāi)縫套，增加接觸面及夾持長(zhǎng)度，避免工件夾緊變形；③精加工外圓錐，工件安裝在芯軸上時(shí)，采用特制的芯軸夾具裝置；④如果零件外表面是圓柱面，可以采用開(kāi)縫套或特制的軟卡爪，增加接觸面，減少加緊變形，或者采用軸向加緊，減少?gòu)较蛄Α?/p>

3 薄壁錐套車(chē)刀幾何角度選擇與安裝

主偏角對(duì)徑向力影響較大，隨著主偏角的增大，徑向力減小，且刃傾角取正值，刃口要刃磨鋒利，一般不磨倒棱；前角和后角比加工剛性好的零件取值大些。刀柄剛性要求高，車(chē)刀的修光刃一般取1.2f。

3.1 外圓車(chē)刀幾何角度選擇

（1）選用大的主偏角κr=90°～93°和較大的前角γo=15°～30°，減小了徑向力。

（2）選用較小副偏角κ′r=6°～10°和刀尖圓弧半徑rε=0.1～0.5 mm，降低了殘留面積的高度。

評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)的建立則需要根據(jù)花溪紅巖水庫(kù)的實(shí)際變量和評(píng)估計(jì)算關(guān)系式，通過(guò)數(shù)據(jù)管理體系中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)劃分，分解評(píng)估數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（3）選用正的刃傾角λs=2°～3°和前刀面應(yīng)磨有R=1.5～3 mm的斷屑槽，可有效防止切屑拉傷已加工表面。

（4）在切削刃上磨出副倒棱br1=（0.1～0.5）f和γo1=-20°，以提高刀刃的強(qiáng)度。

（5）外圓車(chē)刀的刀桿剛性較好，選擇標(biāo)準(zhǔn)刀桿。

3.2 內(nèi)孔車(chē)刀的幾何角度選擇

內(nèi)孔車(chē)刀的主要角度選擇參考值，主偏角κr=60°和較大的前角γo=30°，副偏角κ′r=30°，刃傾角λs=5°～6°，主后角αo=14°～16°，后角αo1=6°～8°?？椎拿鞒叽鐬橹睆?0 mm，比較大，刀桿的尺寸可以和夾持部分一樣，長(zhǎng)度大于孔深5 mm左右，深入孔的部分做成圓弧狀，避免和孔壁摩擦。

3.3 薄壁錐套車(chē)刀的安裝

加工內(nèi)外圓錐時(shí)，如果車(chē)刀刀尖不對(duì)準(zhǔn)中心，工件會(huì)產(chǎn)生雙曲線誤差，如圖3所示。該錐套在工作時(shí)要求接觸面積達(dá)到75%以上，所以在加工該錐套時(shí)，刀具的裝夾也是關(guān)鍵技術(shù)。精加工內(nèi)外圓錐面時(shí)，車(chē)刀刀尖嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)工件軸線，對(duì)刀方法如下。

圖3 雙曲線誤差

（1）精度不高時(shí)，可以用鋼板尺對(duì)刀，或尾座安裝頂尖對(duì)刀。

（3）如果端面不能加工，可以采用劃線法：①在工件端面上涂上紅丹粉或粉筆粉；②用車(chē)刀刀尖在工件端面上水平劃一條線，旋轉(zhuǎn)180°再劃一條線，如果兩條線重合，說(shuō)明刀尖對(duì)準(zhǔn)工件中心了；③如果兩條線都在軸線上方，車(chē)刀刀尖偏高；④如果兩條線都在軸線下方，車(chē)刀刀尖偏低；⑤如不對(duì)準(zhǔn)中心，需要重新調(diào)整，如圖4所示。注意劃線時(shí)一定要輕，避免損壞刀尖。

圖4 劃線對(duì)中心的方法

（4）用百分表調(diào)整車(chē)刀刀尖：①用百分表測(cè)出工件的最大直徑的數(shù)值；②調(diào)整車(chē)刀刀尖和該數(shù)值相同。這種方法比較準(zhǔn)確，如圖5所示。

圖5 用百分表調(diào)整車(chē)刀刀尖位置

4 結(jié)束語(yǔ)

減少變形是薄壁零件的關(guān)鍵，加工過(guò)程中需要注意：①合理選擇工件的裝夾方法、刀具幾何角度、刀具的安裝方法等；②工件分粗精加工階段；③合理選擇切削液，減少熱變形等。這都是減少變形的有效措施，在需要的時(shí)候，根據(jù)加工要求合理選擇工藝非常關(guān)鍵。