車削圓柱面出現(xiàn)錐度的解決方法

車削圓柱面出現(xiàn)錐度的解決方法、八、、,、 前言造成車削圓柱面出現(xiàn)錐度的原因很多,有時候是因為機床頭箱主軸線相對于床身導軌的位置精度較差所導致的。在車削加工圓柱體的過程中，無論是車削外圓或者是車削內孔，都不可避免會有錐度的產生的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象解決不好的，就會造成工件尺寸的大小不一樣的情況，結果良品率就很低。生產出來的產品不合格，這不但降低了工作效率，還會縮小機床加工的工藝范圍。車削圓柱面出現(xiàn)錐度的分析1.1產生錐度的原因帶錐度現(xiàn)象產生的原因有很多個方面；如床身不水平，是床身導軌與主軸的軸線不平行；床身導軌磨損。由于導軌磨損不均勻，使車刀走刀軌跡與工件軸線不平行；主軸軸線歪斜；主軸與軸承間隙太大，影響工件加工精度；車刀的幾何角度不合理，產生的切削抗力大，加工后切削變形大；刀具磨損；車削前，未找正后頂尖與主軸軸線同軸，出現(xiàn)偏移量。由于各種主客觀原因的存在，都會是工件在加工中產生錐度，要調整這些誤差，費力，費時又復雜，效果還不理想，達不到加工精度要求。產生錐度變形的因素有多種，如應力因素、工藝因素、刀具因素、機床因素、測量因素多種。1.1.1應力因素工件殘余應力是來自外界的熱加工或冷加工而使工件發(fā)生不均勻的體積變化，當外部載荷去掉后仍存留在工件內部的應力。有殘余應力的工件處于一種不穩(wěn)定狀態(tài)。一旦其內應力的平衡條件被打破，內應力的分布就會發(fā)生變化，從而引起新的變形，影響工件精度。內應力產生的原因主要有：毛坯制造中產生的內應力；冷校正產生的內應力；切削加工產生的內應力。1.1.2工藝因素軸類零件在加工過程中不正確的基準選擇、裝夾方式、工序設置和工序安排順序、加工方法都會影響工件的加工精度。①在多工序加工中如果選用的基準不重合、不統(tǒng)一，即定位基準與工件基準不重合便會產生基準不重合誤差，其大小等于定位基準與工序基準之間尺寸的公差。②加工過程中的夾緊方式采用“一夾一頂”或“兩邊頂中心孔”后頂尖選用的為固定死頂尖時，在工件受熱變形發(fā)生線性膨脹時該種裝夾方式會阻擾工件線性膨脹，使工件發(fā)生變形。③對有淬硬要求并且加工精度高的工件在熱處理工序后不安排校直和時效工序會影響到工件的精度。工件在熱處理后即容易發(fā)生彎曲變形產生原始誤差，并且熱處理完組織處于不穩(wěn)定狀態(tài)，殘余的馬氏體會隨著時間和溫度的變化而發(fā)生變化，影響到工件的外部尺寸。④；另外切削過程中不遵守減少裝夾次數(shù)、先粗后精、先主后次加工、小進刀量的原則也會對工件的加工精度發(fā)生影響。測量因素工件在加工過程中為了獲得被加工表面的形狀、尺寸和位置精度，總得對被加工零件進行“試切-測量-調整”，直至達到所要求的精度。而測量會因為由于測量工具的自身精度，工件加工完后的熱變形還未完全消除以及每一個人掌握測量技術的程度不同等都會產生測量誤差，進而影響工件的加工精度。機床因素機床自身的制造精度、徑向跳動、導軌的平行度、主軸和尾座的同心度、主軸和中托板的垂直度以及傳動精度等超差和變差都會影響工件的加工精度，其中主要是機床回轉運動、機床導軌直線運動和機床傳動鏈的誤差。刀具因素①刀具在切削過程中，在刀刃、刀面和工件之間會產生強烈的摩擦，使刀具的刃部產生磨損。軸類零件加工的顯著特點是：切削行程較長。刃口的磨損隨著行程的加長而不斷加大，而吃刀量是不變的，這樣切削完后還產生一個直徑為前小后大的錐度來，嚴重影響軸徑的直線度和尺寸精度。如果中間換刀的話會產生二次對刀誤差和接刀誤差，對于加工精度的影響更大。②當?shù)毒呷锌谀ハ鞯暮蠼沁^大而工件的剛性較差會產生加工過程中的震動現(xiàn)象，進而影響到工件的表面粗糙度值。③刀具在裝夾定位時，因夾緊力不足，造成刀具在加工過程中受力而發(fā)生位移，進而影響到工件的加工精度。解決出現(xiàn)錐度的方法針對以上幾因素的解決方法1）針對軸類零件自身加工剛性差的特點，我們選用合適輔助工具和工藝加工方法來減少或消除其因剛性差和受力變形引起的誤差：①采用三點支承爪的跟刀架及彈簧頂尖；②采用反向走刀法，如圖1所示；③對于超細長軸，采用增加多處浮動或軟支撐來加強其剛度。圖i反向走刀法2） 減小或消除內應力采用如下措施：①采用適當合理的熱處理工序和順序。鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內部晶粒細化，消除鍛造應力，降低材料硬度，改善切削加工性能。調質一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形；②給工件足夠的時效變形時間或增加低溫時效處理辦法；③零件結構要合理，結構要簡單。3） 減小或消除測量誤差采用如下措施：①選用合適的滿足精度要求的檢測工具；②恒溫20c一段時間再測量工件尺寸；③加強操作者關于測量技術的培訓，提高技術水平。4） 減小或消除刀具誤差采用如下措施：①選用耐熱耐磨性高的刀具。②合理刃磨刀具的幾何角度。③使刀具定位和夾緊牢固。第3頁（共9頁）從機床方面考慮的解決方法車削前，找正后頂尖，使之與主軸軸線同軸。優(yōu)點：可以由操作者自行解決，當發(fā)現(xiàn)工件有錐度存在后，先測量錐度數(shù)值，然后根據(jù)錐度數(shù)值的大小，確定尾座的移動方向和尾座的移動距離。在進行試切削，重新測量工件兩端的尺寸，檢測是否消除了錐度，達到圖紙的尺寸要求。如果未達到圖紙的尺寸要求，則必須在調整尾座，繼續(xù)進行試切削、測量，直到符合圖紙的尺寸要求為止。缺點：調整尾座、試切削、測量等一般都要反復的進行多次，耗時又費力，操作起來又復雜繁瑣，當尾座在不同的導軌位置的時候，還會產生錐度，效果不理想。檢驗測量機床精度，校正主軸軸線跟床身導軌的平行度。優(yōu)點：可以由操作者配合維修人員進行，使用專門的工具、量具，進行機床的調整，校正主軸軸線跟床身導軌的平行度，保持機床始終有良好的加工精度，這樣可以消除錐度的產生。缺點：調整環(huán)節(jié)占用時間長，且調整范圍小。例如：導軌磨損是無法調整的，需要專業(yè)維修人員參與檢測，增加成本，經濟指標差。減小或消除機床影響采用如下措施：①合理保養(yǎng)和及時維修機床，使機床能保持一個較高精度的使用狀態(tài)；②加工前做好主軸于尾座、主軸于托板、跟刀架的支撐塊等部件的調整工作，使之處于最佳工作狀態(tài)。當機床使用到達一定的程度以后，就需要送到專門維修的車間去進行全面修理。從車刀方面考慮的解決方法2.3.1選擇好合理的車刀幾何角度選擇合理的車刀幾何角度，就能夠很好地消除錐度。因為加工性質的不同，材料的不同，因此車刀在選取的時候也就不同。如加工鑄鐵材料時應選較小的前角，加工塑性材料應選較大的前角。為了減少車削軸類零件產生變形，要求車削時產生的切削力越小越好，而在刀具的集合角度中，前角、主偏角和刀傾角對切削力的影響最大。軸類零件車倒必須保證如下要求:切削力小，減少徑向分力，切削溫度低刀刃鋒利，排屑流暢，刀具壽命長。從車削鋼料時得知：當前角增加10度，徑向分力可以減少百分之三十；主偏角增大10度，徑向分力可以減少百分之十以上；刃傾角取負值時，徑向分力也有所減少。前角其大小直接影響著切削力、切削溫度和切削功率，增大前角，可以使被切削金屬層的塑性變形程度減小，切削力明顯減小。增大前角可以降低切削力，所以在軸類零件車削中，在保證車刀有足夠強度前提下，盡量使刀具的前角增大，前角的值一般取150.車刀前刀面應磨有斷屑槽，屑槽寬應該要有3.5到4毫米之間，配磨有負倒棱，使徑向分力減少，出屑流暢，卷屑性能好，切削溫度低，因此能減輕和防止軸類零件的變形。車刀主偏角是影響徑向分力的主要因素，其大小影響著3個切削分力的大小和比例關系。隨著主偏角的增大，徑向切削力明顯減小，在不影響刀具強度的情況下應盡量增大主偏角，主偏角的值應是90度，裝刀時裝成85度到88度的范圍內。刃傾角影響著車削過程中的切屑的流向、刀尖的強度及3個切削分力的比例關系。隨著刃傾角的增大，徑向切削力明顯減小，但軸向切削力和切向切削力卻有所增大。刃傾角應在負10度到正10度的范圍內，3個切削分力的比例關系比較合理。在車削軸類零件時，應采用正刃傾角正3度到正1度，以使切屑流向待加工表面。后角如果較小，可以起到防振作用，不易產生變形。合理的控制車削用量車削用量選擇的是否合理，對切削過程中產生的切削力的大小、切削熱的多少是不同的。因此對車削圓柱類工件時引起的變形也是不同的。粗車和半粗車軸類工件切削用量的選擇原則是：盡可能減少徑向切削分力，減少切削熱。車削軸類零件時，一般在長徑比材料韌性大時，選用較小的切削用量，即多走刀，切深小，以減少工件變形，增加剛性。背吃刀量在工藝系統(tǒng)剛度確定的前提下，隨著切削深度的增大，車削是產生的切削力，切削熱也隨之增大，引起軸類零件的受力、受熱變形也增大。因此在車削軸類零件時，應盡量減少背吃刀量。進給量增大會使切削厚度增加，切削力增大。但切削力不是按正比增大，因此軸類零件的受力變形系數(shù)有所下降。如果從提高切削效率的角度來看，增大進給量比增大切削深度有利。切削速度的提高有利于降低切削力。這是因為，隨著切削速度的增大，切削溫度提高，刀具與工件之間的摩擦力減小，軸類零件的受力變形減少。但切削速度過高容易使軸類零件在離心力作用下出現(xiàn)變形，破環(huán)切削過程的平穩(wěn)性，所以切削速度應控制在一定范圍。車削時應分粗、精車粗、精車時采用不同的車刀，其各自的結構及特點如下：粗車刀：主偏角較大，徑向切削力減小，而軸向切削力相應增大，使工件受到拉應力，以減小車削振動和工件的變形；前角較大，切削力小而切削輕快；磨有卷屑槽,使排屑順利，并可增大前角。精車刀：前角大，并且刀刃無倒棱，這樣極易切入工件，切削成薄紙狀排出；采用寬刀，刀刃寬度大于走刀的三分之一以上，可以修光工件；要有1度到2度的刃傾角，能更好地修光工件表面，并使切屑沿待加工面排出；使用彈性刀桿起消振作用，避免啃刀。2.6裝夾方式一般軸類在機床裝夾通常采用兩頂尖或一夾一頂?shù)姆绞?。但對于軸類零件如果采用兩頂尖裝夾，如圖2所示，由于受其自身重力的影響會產生彎曲，造成中心孔與頂尖接觸不良,在切削力的作用下或將軸頂出，造成脫落。故在實際車削加工中常采用一夾一頂裝夾軸類零件。裝夾時在卡爪內墊上①3①5mm勺鋼絲圈，以使工件能自動調節(jié)其位置，避免在裝夾時產生彎曲力矩；后頂尖選用彈性活動頂尖，用以補償熱伸長量，但要求彈性活動頂尖的圓跳動量不大于工件公差的1/3倍。頂尖與中心孔接觸時，接觸力不能大，防止出現(xiàn)支頂變形。LZ圖2兩頂尖支承采用一夾一頂裝夾雖然對軸類零件的熱變形伸長量起到了一定的補償 ，但在切削第6頁（共9頁）力作用下,軸類零件會發(fā)生的徑向彎曲,為減小切削力對變形的影響,常選用中心架或跟刀架等輔助支撐來提高工件系統(tǒng)的剛性。中心架:適用于軸類零件長徑比不大,加工精度不高、允許分段切削或調頭切削的情況。使用時常在軸類零件上切出一段圓柱面（稱為支撐軸頸）安放支撐爪。因支撐軸頸對于長徑比較大的軸類零件來說加工困難,故此在車削軸類零件時常用跟刀架。跟刀架:跟刀架有兩爪跟刀架和三爪跟刀架。車削加工中軸類零件除承受切削力外,還要承受自身的重力作用,而兩爪跟刀架在支承軸類零件時,會因重力作用瞬時離開支承爪,而產生振動。如果選用三爪跟刀架,細長軸被固定在三個支撐爪和刀具之中不僅能夠減小徑向切削力產生的變形,而且能