高锰钢零件的车削加工论文

高锰钢零件的车削加工论文（精选7篇）

高锰钢零件的车削加工论文 篇1

细长轴是指其零件的长度与直径之比L/D>25, 如车床上的丝杠、光杠、拉刀等, 因此, 在生产生活中有些广泛的使用。尽管细长轴零件的结构相对简单, 但由于工件本身的特性, 在车削中受到车削力、夹紧力、等外力的作用以及切削热诸多因素的影响下, 会产生不同程度的变形, 出现直线度、圆柱度等加工误差, 车削加工困难, 影响工件加工的质量, 为了改善细长轴车削的加工效率, 提出一些切实可行的工艺方法, 才能保证细长轴的加工质量。

1 传统车削细长轴时的变形分析

传统车削的走刀方向是从车床的尾座向车头箱进行车削, 即采用正向切削的方法, 正向车削时采用小进给量, 很难满足其要求的精度和粗糙度的要求, 同时工件的装夹采用一夹一顶的装夹方式, 即一端用三爪卡盘夹紧, 另一端采用顶尖支撑的方式, 其简化的受力模型如下图1所示。

通过对细长轴受力情况的简要分析, 径向分力Fy促使细长轴产生弯曲变形, 轴向分力Fx致使细长轴发生压缩变形。

2 车削细长轴时引起变形的其它因素

⑴在车削细长轴时, 通常有双顶尖和一夹一顶两种传统的装夹方式, 采用双顶尖法可以有效的保证同轴度的要求, 也不会产生过定位, 但由于细长轴的自身特点, 其刚性很差, 车削过程中易产生弯曲变形和振动。而采用一夹一顶的装夹方式中, 卡盘基面与尾座中心孔之间可能不同轴, 导致装夹后会产生过定位, 同时顶尖顶的过紧, 阻碍了车削中工件的受热伸长, 加剧了细长轴的弯曲变形。⑵车削细长轴产生的切削热, 使得轴受热膨胀, 产生伸长变形, 由于车削时采用的装夹形式是卡盘和尾座都是固定不动的, 细长轴受热后引起的轴向伸长量受到限制, 导致细长轴受到挤压从而引起弯曲变形。比如车削长度L=1000mm的细长轴时, 温度上升Δt=50℃, 根据细长轴伸长量的公式:ΔL=αLΔt

其中α为材料线膨胀系数, 由计算结果可知, 其细长轴的热变形的伸长量挺大, 使得细长轴的加工误差增大。

⑶由于细长轴的长径比相对较大, 使得细长轴工件在自身重力的作用下引起工件下垂, 同时在高速切削过程中, 由于受到离心力和车削力的双重作用下, 从而增大了工件的变形量。刀具的几何参数、切削用量选择不当以及机床的振动都会引起工件产生不同程度的变形。

3 改善细长轴加工精度的措施

⑴采用高速反向车削的方法加工细长轴, 即车刀的走向由卡盘向尾座方向移动, 按照正向车削分析受力的相同方法, 可以求出反向切削时细长轴的微分方程, 当时, 细长轴上的挠度是最大的。通过对细长轴受力情况的简要分析, 反向走刀方式产生的轴向切削力Fx使细长轴受到拉 力的作用, 从而减少了细长轴在径向车削力Fy作用下的压2弯幅度, 通过比较正反向车削两种方法时的最大挠度, 反向车削提高了工件的加工精度和表面质量。⑵改进细长轴的装夹方式。为了减小细长轴的弯曲变形, 传统的装夹方式根本达不到精度的要求, 可以通过在卡爪与细长轴间垫入一个Φ3~5mm的开口的钢丝圈, 可以有效的缩短工件与卡爪的接触长度, 消除了装夹时的过定位:另外, 还在卡爪的凹槽中垫入Φ5×25的圆柱销也能减小工件的弯曲变形。尾座采用具有可伸缩性的弹性回转顶尖, 当受到轴向力和工件受热膨胀的作用时, 可以补偿其细长轴的伸长量, 刀尖不会将工件压弯, 但要求弹性回转顶尖圆跳动量应小于等于工件公差的1/3倍, 从而保证了车削加工的顺利进行。⑶在选择合适的装夹方式的前提下, 采用一些辅助支撑来提高工件系统的刚性, 比如中心架或是三爪跟刀架。中心架适用于细长轴的长径比不大, 加工精度要求不高的场合, 车削细长轴常用三爪跟刀架, 三爪跟刀架的结构如1.3所示。三个支承爪可分别平衡轴向力Fx径向力Fy以及自身的重力G, 从而保证了工件处在三个支承爪和车刀刀尖之间, 致使工件不能左右, 上下移动, 使车削趋于稳定。⑷选用合理的车刀几何参数。为了减少车削细长轴时产生过大的弯曲变形, 要求车削工件时产生的切削力应尽量的小, 而在刀具的几何参数中, 主偏角和前角对车削力的作用最为明显。主偏角的大小直接着影响着径向力与轴向力的分配比例, 随着主偏角的增大, 径向力变小, 轴向力变大, 当其角度在Φ85~93时, 可以最大限度的减小车削过程产生的振动。增大前角, 进而降低了车削力和切削热, 一般前角的角度γ0=200~300, 同时为便于断屑, 车刀的前面应磨出断屑槽。

4 结论

细长轴工件是轴类零件较难加工的一种, 本文通过建立数学模型, 对传统车削进行简要的受力分析, 采用了一些改善细长轴加工精度的措施, 提高了生产效率, 进而确保了加工细长轴的质量。

参考文献

[1]李永祥.细长轴的车削加工方法.工程机械.2005.

[2]赵小玲, 杨锦斌.浅议细长轴零件的车削加工.机械制造.2008.

[3]李晓舟.提高细长轴表面质量的加工方法.机电工程.1995.

薄壁类零件车削加工的优化设计 篇2

1 薄壁零件加工分析

车削薄壁零件的主要问题是壁薄和易变形, 而产生变形的主要因素是切削力、夹紧力、切削热和残余应力。主要体现在以下几个方面。

(1) 切削过程中受车削挤压与牵引导致工件变形。

(2) 由于薄壁零件刚性低, 在切削过程中易产生振动和变形。

(3) 薄壁类零件体积小, 总的热容量小, 温度容易升高和变形。

(4) 当每切除一层金属层时, 由于应力释放, 而引起变形。

(5) 装夹时由于径向夹紧力的作用, 从而引起变形。

(6) 相对位置调整不准, 产生壁厚不均, 引起工件几何形状变化或变形。

(7) 刀具选用不当影响零件的精度和表面粗糙度, 造成零件变形。

(8) 其他因素引起变形, 如机床振动等。

2 解决方法或技巧

薄壁零件在车削加工过程中, 主要是受到切削力、夹紧力、切削热和残余应力等因素影响而极易产生变形, 所以其难点就是如何防止和减小工件的变形, 可以通过以下几种方法有效改善加工变形。

2.1 优化装夹方案

薄壁工件在装夹中的位置受夹紧力的影响会使工件相对于刀具的位置发生改变。如用普通三爪自定心卡盘装夹时, 由于夹紧力的作用零件会发生变形 (变成三角形) , 导致内孔加工余量出现不均匀;当内孔加工完成后, 松开卡盘, 零件由于弹性恢复, 恢复为圆柱形, 而已加工的圆形内孔会变成弧形或三角形, 从而产生很大的变形而无法保证加工精度。如图1所示。

据了解, 25%~50%的加工误差是由装夹引起的, 因此通过优化装夹方案来减小装夹引起的弹性变形是提高加工精度和生产效率的重要途径。

(1) 采用扇形软卡爪装夹。

采用扇形软卡爪装夹薄壁工件, 可以增大装夹时夹持接触面积, 使夹紧力均匀分布在工件夹紧面上, 有效减少薄壁套夹紧变形。

(2) 采用芯轴装夹。

芯轴装夹是将工件变形的轴向夹紧力改为径向夹紧力, 且径向夹紧力由内向外分布, 防止装夹变形。

(3) 采用开口套装夹。

用开口套将三爪卡盘的三点夹紧改变为整圆抱紧, 三爪卡盘夹持开口套使其变形并均匀地抱紧薄壁工件后再车削内孔。夹持开口夹套时要使开口在两夹爪的中间位置。

(4) 采用真空吸附夹具。

薄壁零件有些壁厚很薄, 用卡爪夹持的方法, 不能控制其变形, 这个时候可以采用真空吸附夹具来进行夹持, 不过要求薄壁零件本身没有通孔。

2.2 选择合理的刀具几何参数, 减小工件变形

刀具不管是钝还是锋利, 都会造成工作变形。减小切削时的吃刀力将大大减少工件变形, 而采用较大的主偏角、稍大的前角、较小刀尖圆弧半径的锋利车刀, 则吃刀力较小。实践证明, 最合理的刀具角度是:采用R型圈屑槽, 主前角为了250~300, 主后角为60~100, 主偏角为910~930, 副偏角为60~80, 刃倾角为00~30。

2.3 选择合理的切削方向, 减小工件变形

刀具横向夹紧在刀架上, 刀尖去除毛刺即可, 刀具由中心向外切削。此种切削方向比较合理, 会减小工件变形。

2.4 选择合理的切削用量, 有效避免薄壁工件变形

粗加工时, 背吃刀量和进给量可以大些;精车时, 切削速度为65 m/min以下, 走刀量为0.05~0.07 mm/r, 背吃刀量为0.05 5~0.0 7 5 mm, 这样能消除切削过程中刀具引起的振动, 有效地避免薄壁工件变形。

2.5 释放变形应力, 保证工件质量

薄壁零件的车削一般应把粗车和精车加工分开进行。粗车过后, 增加半精车, 并在半精车后加热进行退火处理, 可减小其内应力, 并释放内力, 减小工件变形, 保证工件质量。在精车前松动一次夹紧, 或调整一下工件位置后再夹紧, 可以减小外应力, 改善薄壁工件变形, 从而保证工件质量。

2.6 选择合理的切削液, 防止工件变形

选择比热容大、黏度小、流动性好的切削液, 如选择柴油为冷却润滑液, 既能降低工件的表面粗糙度, 同时又能吸收大量的热量, 降低切削温度, 防止工件变形。

2.7 合理选择刀具, 提高工件质量

精车薄壁零件孔时, 刀具刃口要锋利刀杆的刚度要高, 修光刃不宜过长, 否则会影响工件表面粗糙度。车削高强度材料的薄壁时, 一定要注意刀具逐渐磨损而使工件孔径出现锥度, 影响工件精度。

2.8 改进机床, 减小夹紧力, 减少工件变形

利用变频器对机床电路进行改进, 使机床实现慢启动, 这样薄壁零件可在很小的夹紧力下夹持, 防止薄壁零件在加工过程中变形。

3 结语

薄壁类零件在机电类产品中应用越来越多, 对产品的质量要求也越来越高, 通过对上面的方法分析和技巧讨论, 保证了工件的尺寸及加工精度, 同时降低生产成本, 提高生产效率, 解决了行业中的棘手问题。

参考文献

[1]王建中, 陈陆帮.薄壁类零件车削加工工艺方法[J].新技术新工艺, 2010 (11) :26-27.

[2]雷奋红.浅析薄壁零件加工装夹方法及车削加工技巧[J].万方数据.

[3]实用车削操作技巧450[M].化学工业出版社.

[4]吕凤环.薄壁零件的车削加工[J].现代制造技术与装备.2012 (2) 36-38.

[5]袁哲俊.金属切削刀具[M].上海科学出版社.

一种薄壁零件的车削加工分析 篇3

1 零件举例及装夹方式

零件的加工精度是指加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置等几何参数与所要求的理想几何参数的符合程度,影响零件加工精度的因素主要取决于由机床、夹具、刀具和工件构成的工艺系统的几何误差、受力热变形和工件残余应力引起的误差。

图1给出了该零件的外形尺寸,所用材料为45号钢,壁厚40+0.1mm。加工时要求该零件的SR60的面轮廓度在一定的误差范围内。若使用常规的三爪卡盘夹持外圆的装夹方法来加工,由于该零件较薄,刚性较差,车削受力点与夹紧力作用点相对较远,车削SR60时将引起较大的抖动,严重影响加工表面的几何精度和形位精度。为提高产品质量,我们从工件的装夹方式及工艺规程等方面进行研究,有效地克服了薄壁件加工过程中出现的变形,从而保证了加工精度的要求。

薄壁零件的内外圆直径差很小,刚度、强度较弱。使用常规的三爪卡盘夹持,零件与卡盘爪为点接触,易在接触点处产生应力集中,使得零件在未加工前就存在变形,在车削时可能使零件松动而达不到质量要求。我们在研究中,将三爪卡盘与工件的点接触夹持转换为面接触夹持,把三爪卡盘的爪设计为与零件的外圆直径一致的柱面,以增大与工件的接触面积,从而使工件受力均匀,如图2示。夹紧位置选在零件刚性较好的部位,以减小在夹紧力作用下薄壁零件的变形;同时在粗车时夹紧一些,防止加工过程中工件发生松动,精车时夹松些以控制零件的变形量。

2 零件工艺规程分析

1)走刀路线的选择参见图1,在车削SR60的圆弧面时常规的走刀路线为从D到B或者从B到D,一次性车削完成。然而对于此薄壁零件,将引起较大的抖动,容易产生较大的变形,严重影响加工表面的几何精度和形位精度。基于上述问题,我们采取了先从D位置车削到C位置,然后再从B位置车削到C位置,反过来车削亦可以。这样就大大减轻了零件的抖动,有效地克服了薄壁件加工过程中出现的变形,从而保证了加工精度的要求。

2)切削用量的选择最大限度降低切削加工时产生的切削力是改进加工工艺的关键。切削用量的合理选择决定了切削力的大小,如何优化切削用量成为切削加工的关键。该工件粗加工时,切削深度和进给量可以适当取大些;精加工时,切削深度控制在0.2~0.25mm,进给量选择在0.1mm/r,切削速度选择在100~110mm/s。

3)刀具几何参数的选择在薄壁零件的车削中,合理的刀具几何角度对车削时切削力的大小,车削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。一般车削钢件材料的薄壁零件时,用硬质合金刀具,前角取5°~20°;刀具主偏角对轴向切削力影响较大,为减小切削力,选取了较大的主偏角,即75°~90°。

3 结论

通过对薄壁零件装夹方式、走刀工艺路线的改进,切削用量、刀具几何参数的合理选择,有效地增大了接触面,使工件受力更加均匀;较好的分散了加工残余应力,保证了工件SR60的面轮廓度,从而保证了零件的精度要求。

摘要：针对薄壁零件的刚性差,切削加工中夹紧力难控制、零件易变形的问题,通过优化装夹方式、走刀路线、切削参数等工艺参数,可以减少薄壁零件车削中的变形,从而保证加工精度。

关键词：薄壁零件,装夹,工艺,切削变形

参考文献

[1]张振文.实用车工速查手册[M].石家庄:河北科技出版社,2002.

[2]刘存祥.车工实用技术[M].郑州:河南科学技术出版社,2001.

数控车削零件加工质量问题研究 篇4

数控车床对于普通的车床而言,其对于加工的精准度以及加工效率等都有着更高的要求和标准,所以,需要以更加精准的技术对其进行改善,以全面的符合现代化加工工艺技术的准则。对于数控车削零件的加工而言需要在确保了质量的基础之上保证后续工艺技术稳步的执行和制定,整个流程需要采取精细化管理的模式和方案,对局部出现的问题进行具体的剖析和探讨,以此为基础提出相应的政策和措施,以从根本上保证数控车削零件的加工质量和技术均符合标准,为我国现代化的建设事业向前发展打下坚实的基础。

1 数控车削零件振动的抑制

针对数控车削零件加工过程当中存在的振动情况进行抑制,是一项相当关键的技术手段。当前我国的数控车削零件自动化加工控制传统的机床相比,在控制的便捷性方面有了长足的进步,且可以在很大程度之上降低人工作业的强度,全面的提升了作业工作的效率,所以有着积极的作用。从另外一个方面加以分析和论述,通过数控车削零件新型工艺技术的应用,与普通类型的机床相比较而言,加工的精度和质量也有了长足的进步。但是从实践的角度加以分析,数控车削零件属于自动化控制类型,其加工的任务和技术方案的执行均需要前期的大量编程来进行操作,所以与传统的普通类型的机床加工相比较而言,灵活性方面差异较为明显。所以,要想真正意义上全面且充分的发挥出数控车削零件的相关技术性优势,还应当对其加工的零部件进行细致的研究,对各项工艺技术进行精准的分析,对各个零部件情况做到全面且细致的了解,以此为基础确定出科学合理的解决加工方案。所以,在今后的数控车削零件加工技术之中,还需要注重多多从实践当中进行总结和归纳,对加工过程之中存在的典型问题进行典型的分析,做到有的放矢,真正意义上提出恰当的解决方案。

在针对金属零件进行加工的过程之中,加工件与道具之间相互的接触,难免的会出现振动等情况。其基本原因,是由于在进行切削等加工技术过程之中,会产生周期性的变化,进而出现了振动状况,进而出现了振动不衰减的现象。此外,在数控车削零件的加工过程之中,如果出现过大的振动,则会导致其表面出现损坏现象,严重的影响了工件成形的质量,对于相关加工所使用的刀具也有着较大的影响,如果控制不善,则必将会使得刀具出现使用寿命降低的现象,所以,还需要对上述情况进行严格的控制。

1.1 切削参数的调整

工件加工过程中的自激振动的产生同工件的固有频率有直接的关系,如果在进行切削加工的时候将工件的转速和工件的固有频率的差距加大,对减少切削过程中产生的自激振动有明显的效果。保持参数不变,当工件转速在1000r/min时,工件的表面的加工质量最为粗糙,如果单纯的提高转速,随着加工质量有所好转,但是转速的提高是受到机床的限制的。另外转速的提高对刀具的磨损影响也加大,会缩短刀具的使用寿命。将工件转速降低直至60r/min时,工件的表面质量符合要求。由此可见,通过对切削参数中的工件转速进行合理的调整,可以有效的抑制自激振动的问题。

1.2 阻尼增加减震法

通过对加工零件过程的观察和分析,我们发现在切削的过程中,零件本身是产生自激振动的振源,这是因为其壁太薄导致的。通过试验研究,解决问题的有效方法是增加阻尼,达到减震的目的。

2 数控车削零件加工相关问题

根据上文针对我国当前相关工艺技术加工流程之中数控车削零件的相关问题以及振动抑制的措施方案等进行细致的研究,可以对工作开展过程当中需要注重的几点问题和需要重点加强和改进的部位有着全面的掌控。下文将针对数控车削零件之中的主要问题和基本解决对策等进行探析,旨在为今后技术发展方向确定出基本的原则。

使用普通经济型车进行农机轴的车削精细加工时,使用同台机床,采用相同的数控程序,却得到不同的尺寸的加工工件成品,其工件尺寸的误差很难控制在标准的范围之内,加工质量非常不稳定。为了解决这一问题,可通过改变走到的次数,由原来的一次变位两次,以保证加工质量。

如上文所分析到的,数控车削零件自动化加工控制传统的机床相比,在控制的便捷性方面有了长足的进步。数控车削零件属于自动化控制类型,其加工的任务和技术方案的执行均需要前期的大量编程来进行操作,相对来说,尾座的刚度要弱一些。在进行切削加工时,刀具和尾座的距离越小退让的长度就越大,使得工件的尾端尺寸加大,产生锥度,影响了工件的圆柱度。所以,在数控车削零件加工的生产过程当中,不仅需要对存在的问题进行重视和研究,还需要以现实为基础,确定出基本的解决对策和解决的方案,以严肃的态度加以对待,全面的增强数控车削零件加工过程当中的科学性和准则性,为工作的开展和后续工作的进行确立出基本的原则和方向。

3 结束语

综上所述,根据对我国当前现代化的数控车削零件加工技术和加工的工艺准则等进行细致的分析,从实际的角度出发论述了加工过程当中的重难点,旨在更进一步的完善相关加工的措施和细节部位,为今后的事业项目发展奠定坚实的基础。另外,通过对数控车削零件的综合性论述,可以从一个全新的视角对当前工作之中的缺陷部位和需要进行重点改进的部位有所了解,进而掌握最为科学且扎实的加工工艺技术,更好的促进今后相关事业的建设水准向前发展。

参考文献

[1]许新伟,王庆民.数控车削加工工艺分析[J].现代制造技术与装备.2011(02).

[2]李瑞斌.数控车床加工工艺进给路线的研究[J].装备制造技术。2011(08).

[3]段好运.数控车床加工程序编制的探索与实践[J].装备制造技术.2008(04).

[4]左传付,改善数控车削零件加工质量的方法[J].金属加工,2010(11).

小型缸体类零件车削工艺与加工 篇5

1 零件结构分析

小型缸体是发动机的一个重要零件, 它的缸头面 (如图1端面A) 和箱体面 (如图1端面B) 分别和汽缸头和箱体装配, 密封性要求很高, 否则会漏气, 造成功率下降。所以对产品的加工精度要求很高, 特别是两个端面的平面度、平行度和粗糙度等, 都有较高的精度要求。如图1所示零件图分析可得, 该零件为铸铝, 是半成品加工, 只需要精加工φ57㎜的外圆长22㎜, 端面A以及端面B, 毛坯余量只有0.8mm左右, 其中多个尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求。如φ57㎜的外圆与端面A、B精度要求为0.8, φ57㎜的外圆与端面A的垂直度要求为0.05mm, 端面A和端面B除了有平面度要求0.05mm外还有平行度要求为0.05mm。也就是说该零件的精度要求较高, 而难度就在于装夹非常困难, 必须要保证工件的中心与车床主轴中心同轴。

2 传统加工工艺分析

该零件并非轴类零件, 不能像加工普通的轴类零件那样用三爪卡盘来夹紧工件。也不是对称的零件, 周边有很多压铸出来的散热片, 而且凹凸不平, 不能作为夹紧部位。长22㎜的φ57㎜外圆, 如果用卡盘夹持这一部分, 有以下几个问题:1夹持长度太少, 不利于夹紧工件, 工件易飞出, 造成安全事故;2刀具无法同时车削两个平面, 刀具会与卡盘发生干涉;3壁厚太小, 如被夹持容易产生变形。

综上所述, 该零件的装夹不能按照常规的方法进行, 不能从外观上进行装夹, 必须考虑内孔的定位装夹方式。

根据零件的毛坯特点, 小型缸体的两个端面比较平整, 内孔也经过加工, 有一定的尺寸精度和表面粗糙度, 可以用于定位。因此, 最终定位方式为:以小型缸体端面为Z轴方向定位, 内孔为X、Y轴方向定位。夹紧方式采用小型缸体带动拉杆移动, 拉杆的锥面使涨芯涨开, 靠涨芯外表面与工件内孔的摩擦力来夹紧工件。

2.1 传统夹具设计图如下:

2.2 涨芯图如下

2.3 对夹具结构说明:

①涨芯的材料为65Mn (弹簧钢) , 弹性较好, 在涨芯上开槽, 增加弹性。装夹时涨芯与工件内孔有较大的间隙, 以方便装夹, 涨芯的外径尺寸为51.9-0.1-0.15, 最大可涨开直径为52.4以上, 而小型缸体内孔直径为52+0.1 0, 故夹持没有问题。

②因整个夹具伸出部分较长, 故在右端用顶尖定位, 增加夹具刚性, 减少震动, 提高加工精度。

③工件装夹时小型缸体端面与定位套的端面接触, 这样能保证大批量生产中的定位精度。

④拉杆左端与小型缸体连接, 右端与涨芯是锥面配合, 当小型缸体向左移动时, 带动拉杆向左移动, 拉杆通过与涨芯的锥面配合使涨芯向外涨开, 达到夹紧的目的。

⑤通过限位圈的厚度限制拉杆向左移动的行程。

2.4 加工程序

根据尺寸精度和形位公差的要求, 因毛坯余量较小, 只需要精加工就可以完成。车削小型缸体的两个端面, 必须采用左偏外圆车刀和右偏外圆车刀, 刀具材料为金刚石。加工程序如下:

根据传统的工艺方案进行加工, 小型缸体加工完成后, 最终零件图样如图4所示。因为所采用的夹具存在多次装夹, 使其定位精度不高, 所加工的零件有三分之一是达不到精度要求的, 零件报废率较高, 而且在装夹过程中耗时较长。单件零件加工需要5分钟才能完成, 效率不算高。为了更好地减少零件报废率, 减低成本, 缩短单件零件的生产时间, 以提高生产率, 我在原有的工艺基础上拟进行改进。

3 夹具的改进

由于之前设计的夹具主要问题在于定位精度不够高, 导致零件无法达到精度要求, 所以必须从定位上下手。改进后的零件图如下:

3.1 对夹具结构说明:

1夹具材料为65Mn (弹簧钢) , 夹具由拉杆和夹套两部分组成, 由图4所示, 零件左边是拉杆, 右边的是夹套。

2夹套的左端开有4个裂口, 当拉杆与夹套配合时, 拉杆的锥面使夹套左端涨开, 靠夹套外表面与工件内孔的摩擦力来夹紧工件。夹套左端外径尺寸为51.9-0.1-0.15, 最大可涨开直径为52.4以上, 而小型缸体内孔直径为52+0.1 0, 故夹持没有问题。

3工件装夹时小型缸体端面与夹套定位端面接触, 通过夹套中段的端面作为定位基面, 零件的定位就可以非常准确了, 这样就能保证大批量生产中的定位精度。

4由于零件只有一个内孔, 而且还是通孔, 所以该夹具可以掉头继续装夹, 也就是说, 零件的两次加工都用同一个夹具装夹就可以了。如图5所示。

3.2 加工程序

程序一:加工箱体面 (端面B) , 装夹图如图6所示。

改进后的方案虽然需要一次加工后掉头进行二次加工, 但改进后的夹具装夹非常方便快捷, 所需装夹时间非常短, 最重要的是加工出来的成品精度非常高, 完全符合生产要求, 相比较加工效果比原来的加工方法要好, 单件零件加工时间更快, 每3分钟就可以完成一件零件加工, 生产效率提高将近有40%, 有效地缩短了生产时间, 降低了成本, 符合生产要求。与方案一相比, 方案二有优越性, 因此采用方案二进行生产。

4 结束语

本文主要介绍的使用数控车床加工小型缸体, 第一次工艺方案设计试用后, 对加工效果不太理想, 加工精度不高, 耗时较长。为了更好地提高生产效率, 缩短劳动时间, 我们对工艺进行了改良, 设计了一个更简单更实用的夹具。改进后, 加工零件的时间大大减少了, 由原来的5分钟/每件, 提高到3分钟/每件, 而且大大的提高了工件的精度, 减少了工件的报废率, 提高了生产效率和节约了成本。该零件加工后已正式投放市场, 而且投放市场后取得了较好的市场效应。因此, 我们在实际生产中应该充分发散思维, 多创新, 多思考, 多尝试, 以便更好地提高自身的基础知识和技能。

参考文献

[1]沙莉、阳夏冰主编.《机床夹具设计》[M].北京.北京理工大学出版社.2012年8月.ISBN:9787564064631

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[5]徐鸿本、曹甜东主编.《车削工艺手册》[M].北京.机械工业出版社.2011年11月.ISBN:9787111352082

高锰钢零件的车削加工论文 篇6

随着机械制造业的不断进步与发展, 品类繁多、性能可靠的现代化的先进机械加工设备———数控机床大量涌现, 因其加工质量性好和生产效率高, 正在逐步更新取代老的、传统的通用机械加工设备, 其覆盖领域也越来越广泛。但是, 数控机床也不是万能的, 对某些零件的加工还存在盲区, 有一定的制约性。以我单位所生产的1~3m外径千分尺上的零件左套管及右套管为例, 由于其零件结构的特殊性, 在数控车床上生产加工就受到制约, 所以只好在通用机床C616上生产加工。而在现行的加工又存在着一些不利因素, 下面就现行的生产工艺存在的不利因素, 以及改进的方式进行简要说明和论述。

1 现行生产工艺分析

1.1 所用金属材料

左套管和右套管材料均选用45~50的优质碳素结构钢管, 规格分别为Ф23×4.5与Ф23×3.5两种。

1.2 图样分析

由图1和图2分析, 左套管和右套管的外径尺寸均为Ф22-0.005-0.014, 图1的最小孔径为Ф14, 左端孔径为Ф16, 右端孔径为Ф18, 但较浅, 加工后的孔径分别为 (从左起) Ф16、Ф15、Ф14、Ф18, 而壁厚分别为:1×21;3×40;3.5×16;4及2×16, 整体上基本属于中等壁厚, 三爪卡盘的夹紧力使零件产生的变形影响不是很大。但图2与图1比较, 套管的壁厚最厚处只有2.5 mm, 且右端在M20×1螺纹处孔的深度有119 mm, 在这处孔的壁厚仅仅有1.5 mm, 且原工艺过程工步内容和要求是:1) 第一工步。将Ф23×3.5钢管切断, 长为336+0.50mm。2) 第二工步。车外圆Ф22.40-0.1 (顶管子孔加工) 。3) 第三工步。车端面, 保证全长335.5+0.20mm:扩孔Ф19深119 mm;车 (或铰) 内螺纹M20×1-6H, 深20;镗 (或铰) 扩孔Ф18+0.0190, 深16+0.50。

1.3 存在问题

从上述工步看, 工艺设计完整, 流程合理, 图样上又没有圆度、同轴度、跳动等形位公差方面的要求, 虽然现场多年来一直按此工艺执行, 但加工出来的套管还是存在以下问题:1) 套管在车削完Ф22.40-0.1外圆后, 有两种情况出现, 一种是在车制的套管上出现有波纹的现象, 另一种是在部分套管上出现管子的壁厚不均匀。2) 两端的Ф18+0.0190孔在加工完成后, 检测孔的尺寸时, 有一部分套管出现塞规很紧或根本就塞不进去, 给后序的压套装配带来了很多不便。

1.4 原因分析

产生的原因到底出现在什么地方, 经分析发现:

1) 车外圆Ф22.40-0.01 (顶管子孔加工) 时花顶尖和活顶尖对加工产生不利影响。

在机床主轴端采用了一个带有60°圆锥, 且在圆锥表面均匀分布有90°牙形的花顶尖, 尾座端采用的是60°活顶尖, 顶入套管的内孔将其固定, 对其进行车外圆加工。当顶紧力过小时, 防滑顶尖很难抵制切削作用力而滑动, 从而使套管颤动而出现表面的波纹现象, 或是造成刀尖的碎断。当顶紧力过大时, 因工件细长故发生弯曲变形不可避免, 同时造成加工出的套管其两端的尺寸要小于中间部分的尺寸, 出现中间部分鼓肚问题, 这对后序在无心磨床磨削外圆时带来了加工难度, 不仅使表面粗糙度会受到影响, 而且还会出现内孔与外圆不同心。

其次, 采用的是花顶尖, 顶尖的齿型是三角牙型, 由于较长时间的使用, 会导致个别齿的锐利度差, 或是掉齿现象。因为顶尖自身存在这种缺陷, 用其顶紧套管加工时, 会造成套管内孔与外圆不同心, 并且随着加工时间的推移套管的内孔与外圆不同心这种现象会越来越严重。另外套管自身材质的疏密度不一致, 如恰逢疏点与防滑顶尖锋利齿同侧, 就会加大工件中心的偏移量。

2) 加工两端Ф180+0.019内孔的时三爪夹盘对加工产生不利影响。

两端Ф180+0.019内孔的加工, 采用非标准的自制铰刀加工, 在通用车床上进行加工 (C616) 必须使用三爪夹盘进行装夹, 很难保证夹紧力的一致性。夹紧力较小时, 在切削力的作用下可使工件产生移位或不转;夹紧力略大时会使工件产生严重变形, 另外, 使用三爪夹盘装夹工件, 必须夹在右端135 mm尺寸以外处, 所以悬出部分偏长, 使加工时产生的振动增大, 造成加工出套管内表面粗糙度不理想, 同时也会对M20×1-6H的螺纹表面质量产生不好的影响。如装夹离端口较近, 随着加工过程中孔壁变薄, 原来的夹紧力会使工件变形, 夹紧力自然消减。若夹紧力较大, 套管产生的变形加大, 工件取下后产生明显的三角形孔, 螺纹M20×1-6H的精度就会受影响, 而准180+0.019的孔也会产生变形。

2 改进措施与效果

为此自行设计了一种极简单的、最常见的夹具———夹套 (如图3) , 又在工步内容上略有改变, 取得一定的效果。

首先, 将工步中的第一步和第二步反过来进行, 用夹盘取代原来所用的花顶尖, 将没切断的套管夹紧后, 先进行车外圆加工, 车好后再切断, 并在刀具上修磨过渡刃, 虽然装夹时间有所增加, 但这样可使所加工的套管外圆表面粗糙度得到提高, 因为用夹盘夹紧工件的方式, 所产生的夹紧力远远大于用两个顶尖顶紧时所产生的夹紧力, 而使尾座的活顶尖只起到支承和定心的作用。工件在这样大的夹紧力作用下, 其稳定性得到了很大提高, 同时可消除用顶尖顶紧时, 因力量过大而出现的弯曲现象。虽有时会在个别套管上产生中间略鼓, 但不影响无心磨的加工, 使壁厚不均的现象可以做到基本消除。

其次, 在对内部各孔的加工中采用了图3中的夹套后, 保证了定心定位, 可靠性提高了很多, 可多次反复装夹, 不会影响产品质量, 另外, 由于夹套的Ф22.4+0.10+0.05处的表面粗糙度和工件的表面粗糙度都相对不够好, 使摩擦因数增大, 这样夹紧力的力度控制更容易, 因有夹套的保护, 工件的三点受力基本上变成整个外圆受力, 基本上消除了直接使用三抓夹盘夹紧套管所产生的变形现象。再有由于夹套的保护装夹基本上包含了整个加工区间, 使悬出长度相对缩短, 产生的振动也大大减小, 对提升工件质量又多了一层保障, 另外因使用了本夹套, 工件的径向变形小, 加工两端的Ф18+0.0190所用的铰刀加长了使用寿命等。

夹套结构如图3, 材料选择45、50优质碳素结构钢均可, 其优点是材料比较经济, 热处理工艺性能也好。此种材料其塑性韧性均属便于切削加工, 特别是本夹套, 只要精车就满足条件。热处理采用高频淬火+低温回火硬度达到35~38HRC即可, 其热处理后还具备一定的弹性, 另外, 在开口端80~90 mm处, 采用局部淬火, 剩余部分产生弯曲等变形对夹紧端的Ф22.4+0.10+0.05处无影响, 左端准18处只起定位作用。开口2~4 mm均可, 且热处理前右端口处不断开, 因开口较长, 在80~90 mm处再加一个连接点, 以防热加工变形。待热处理回来后, 用橡胶砂轮片切开即可用。夹套两端分别留有3 mm和5 mm轴肩, 分别用于定位和止脱 (随工件一起脱离夹盘) 作用。

经实践检验证明, 通过分析、工艺改变及夹套的使用后, 工件的加工质量和效率等方面均有明显提高。由于夹套的选材重点在于经济性和加工工艺, 因此经热处理后的硬度不是很高, 耐磨性高, 另其夹套的弹性张力差, 抗疲劳强度也相对较低, 所以对使用寿命影响大。但是仍具有以下优点:1) 使用夹套后, 外悬出部位缩短, 夹紧力足够, 操作安全可靠;2) 使用夹套后, 改变了原来三点受力的情况, 使工件变形小, 夹紧力释放后, 对加工质量基本无影响;3) 通过工步的交替、夹套的使用、刀具的选择和修磨上的改变, 延长了外圆车刀和铰刀的使用寿命;4) 定心定位较好, 加工操作简捷方便, 减小测量频率, 质量稳定性高。

3 结语

通过对1 000~3 000 mm外径千分尺中的右轴套加工的工艺改进, 总结出如下经验:1) 在装夹工件时, 加工条件允许, 应尽量夹在壁厚最厚处;另外, 尽可能的使工件受力面积最大化, 以防夹紧力集中使工件产生型变。2) 对加工区间的悬出部分 (悬臂) 尽量缩短, 若实在无法缩短悬出量, 要想办法增添支撑 (中心架) 等, 以防各类事故发生, 生产必须安全。3) 尽可能选择锋利, 多刃对称刀具进行加工。4) 尽量减少装夹频率。

摘要：针对细长薄壁管类零件在车削加工中存在的一系列问题, 以某厂1~3 m外径千分尺上的套管零件为例, 对生产加工中存在的问题进行分析, 对其提出了改进措施, 以解决细长薄壁管类零件的车削质量问题。

高锰钢零件的车削加工论文 篇7

1 零件车削工艺分析

零件材料为:20Cr,渗碳层深度0.8mm,淬火后硬度58-63HRC,为保持精度,工件上的螺纹、中心孔不需要淬硬,可在不需要淬硬部分留下2-3mm的渗碳余量,等渗碳层去掉之后此部分仍为低碳,切削性能良好。渗碳类零件加工的难点就是加工顺序的安排,如何安排渗碳层和非渗碳层的加工顺序。零件如图1。

根据该零件的外形是轴类零件,比较适合在车床上加工,由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量,根据现有条件,选有FANUC-0i T系统控制的CA6140型数控车床。

确定工艺分析和设备后,就要确定零件的定位基准和装夹方式,由于是轴类零件,在车床上只需用三抓卡盘装夹定位,定位基准应选在零件的轴线上,以毛坯ф60mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。

2 车削切削用量选择

切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。对于不同的加工方法,需选择不同的切削用量,并应编入程序单内。

合理选择切削用量的原则是:粗加工是,一般以提高生产率为主,但也考虑经济性和加工成本;精加工进,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。

2.1 背吃刀量的选择

零件轮廓粗车循环时选ap=1mm,精加工时选ap=0.1mm,螺纹粗车时选ap=0.4mm,逐刀减少粗车4次后,精车时选ap=0.1mm。这里粗车ap值、精车ap值都是《金属切削与刀具实用技术》一书。

2.2 主轴转速的选择

采用机夹可转位车刀,粗车直线和圆弧时Vc=100m/min,精车时Vc=150m/min,切槽时Vc=100r/min,切螺纹时n=300r/min,精车时选n=300r/min。粗车和精车的主轴转速的选取都是根据《机械制造技术基础》表2-5、2-6、2-7选取。

2.3 进给速度的选择

粗车直线、圆弧时选F=150mm/min,精车时选F=50mm/min,切槽时选F=8mm/min,粗车螺纹时选F=100mm/min,精车时选F=50mm/min。

3 工艺安排

3.1 粗车、半精车:

要进行淬火的部分为半精加工,不需要淬火的部分采用粗加工。使用三爪卡盘配合顶尖装夹,先加工直径30一端至半径65圆弧,然后掉头装夹另一端。使用机夹可转位车刀,粗加工采用切削速度为100m/min,进给速度100m/min;半精加工采用切削速度120m/min,进给速度100m/min。

3.2 热处理:

先渗碳并校直,磨削表面与两中心孔径向圆跳动误差小于0.3mm。因工件较长,使用中心架支撑,一端夹住,用中心架支撑另一端,去端面3mm,重打中心孔;掉头车削,取总长打另一中心孔;然后半精车螺纹外圆,留余量0.5mm,磨削长度控制30mm,切槽2×2×1.1至尺寸。最后研磨中心孔。

3.3 精磨:

精磨两处30外圆及锥面,注意端面垂直度及锥面接触面大于70%的技术要求。

4 车削程序编制

下面是粗加工、半精加工部分程序编制

编程阶段的误差是不可避免的,直接影响加工尺寸精度。为了尽可能的减少笔算误差,采取在ACAD上按其尺寸精度绘出零件图,用“点坐标”捕捉各圆弧切点坐标,其精度达到0.001级,这样能有效地将误差控制在(0.1~0.2)倍的零件公差值内。

数控加工程序编制好后将其输入数控车床,然后对刀,在将机床锁住进行程序校验,仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象,没有任何错误的情况下方可进行自动加工,否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况,直接影响机床的加工精度及寿命,更严重的是存在人身安全隐患。

摘要：结合渗碳轴类零件的数控车削编程与加工工艺展开论述。