箱體類零件鏜孔工藝研究

箱體類零件鏜孔工藝研究

本文結(jié)合生產(chǎn)實踐，分析了影響沖孔精度的主要因素，提出了有效的工藝措施。1同軸孔誤差根據(jù)加工方式的影響(1)主軸回轉(zhuǎn)精度的影響。在鏜孔時,主軸的軸向竄動,會引起箱體端面不平并與孔中心不垂直;而主軸的徑向跳動,將造成同軸孔的同軸度誤差、被鏜孔的圓度誤差和表面粗糙度值增大。(2)主軸與導(dǎo)軌位置誤差的影響。鏜床主軸與橫向?qū)к壍拇怪倍日`差、與縱向?qū)к壍钠叫卸日`差,都會造成被鏜孔與箱體端面的垂直度誤差和孔自身的圓度誤差;尤其在采用“掉頭鏜”加工同軸孔時,會造成同軸度誤差。(3)機床進(jìn)給的方式對鏜孔的影響。當(dāng)鏜桿與機床主軸浮動連接支承鏜孔時,機床進(jìn)給的方式對鏜孔精度的影響不大。當(dāng)鏜桿與鏜床主軸剛性連接懸臂鏜孔時,機床進(jìn)給的方式對鏜孔精度的影響比較明顯。當(dāng)鏜桿與鏜床主軸剛性連接懸臂鏜孔時,如果采用主軸進(jìn)給的方式,此時鏜桿在重力和切削力的作用下,偏離理想的回轉(zhuǎn)中心(如圖1所示),隨著主軸的進(jìn)給,鏜桿將不斷伸長,鏜桿回轉(zhuǎn)誤差不斷增大,造成同軸孔的同軸度誤差和孔自身的圓柱度誤差。相反,如果采用工作臺進(jìn)給,則鏜桿伸出長度不變(如圖2所示),在鏜孔過程中,鏜桿回轉(zhuǎn)誤差不會增大,此時,鏜桿雖有彎曲變形,但彎曲變形不會隨著鏜孔的深入而增大,因此,對于鏜孔精度的影響不大。但是,當(dāng)采用工作臺進(jìn)給時,鏜床導(dǎo)軌在水平面和垂直面內(nèi)的直線度誤差,會導(dǎo)致加工后產(chǎn)生圓柱度誤差;對于同軸孔,會產(chǎn)生同軸度誤差。除此之外,工作臺與導(dǎo)軌的配合間隙,也會影響鏜孔精度,工作臺與導(dǎo)軌配合間隙越大,則工作臺的擺動越大,而工件是通過夾具安裝在機床的工作臺上,因此工作臺的擺動,實際上代表著工件的擺動,工件的擺動會改變刀具與工件既定好的相對位置,會給加工帶來誤差:即鏜同軸孔時,會產(chǎn)生同軸度誤差;鏜平行孔時,則會產(chǎn)生孔距誤差和平行度誤差。2內(nèi)部夾緊系統(tǒng)的影響2.1切削力誤差引起的誤差。根據(jù)描述,有以下幾種情況當(dāng)鏜桿與鏜床主軸剛性連接懸臂鏜孔時,在切削力矩M、切削力Fr和鏜桿自重G的作用下,鏜桿會產(chǎn)生撓曲變形,導(dǎo)致鏜桿的實際回轉(zhuǎn)中心偏離理想的回轉(zhuǎn)中心,造成鏜孔誤差超差。其中,切削力矩M造成鏜桿彈性扭曲、刀具耐用度和內(nèi)孔表面品質(zhì)的下降;而切削力Fr和鏜桿重力G造成鏜桿彈性彎曲,對鏜孔精度的影響尤為嚴(yán)重。下面,主要分析切削力Fr和鏜桿自重G對于鏜孔精度的影響。(1)受切削力變形引起的誤差。在鏜孔過程中,切削力會造成鏜桿彈性彎曲變形。眾所周知,鏜床是刀具回轉(zhuǎn)類機床,在主軸回轉(zhuǎn)過程中,切削力的方向不斷發(fā)生變化,假定切削力的大小不變,在主軸旋轉(zhuǎn)的一個周期,鏜桿的彎曲變形,會使刀具出現(xiàn)等量的讓刀,其結(jié)果如圖3所示,鏜后孔是一個比調(diào)整尺寸小fF的正圓。但實際中,鏜前的底孔必然存在形狀誤差,它會因切削深度不均而引起切削力的變化,導(dǎo)致加工后不是一個正圓,存在圓度誤差。同理,在被加工孔的軸線方向上,由于加工余量和材質(zhì)的不勻,也會造成孔在軸線方向的圓柱度誤差。(2)鏜桿受重力變形引起的誤差。在鏜孔過程中,鏜桿在重力的作用下,相當(dāng)于一個懸臂梁,自重使鏜桿產(chǎn)生撓曲變形,導(dǎo)致鏜桿實際回轉(zhuǎn)中心偏離理想回轉(zhuǎn)中心一個fG值(如圖4所示),從而使被鏜孔的底部被切得多,造成孔的圓度誤差。(3)鏜桿的實際撓曲變形引起的誤差。在實際鏜孔的過程中,鏜桿撓曲變形,是切削力和重力撓曲變形的綜合表現(xiàn),其實質(zhì)是鏜桿的實際回轉(zhuǎn)中心偏離了理想回轉(zhuǎn)中心。由于材質(zhì)不勻、加工余量的變化、切削用量的不一,以及鏜桿伸出長度的變化,造成同軸孔的同軸度誤差、平行孔的平行度和孔距誤差、對同一孔的加工,引起圓度和圓柱度誤差。2.2旋轉(zhuǎn)軸實際加工時,隧道導(dǎo)致在導(dǎo)套內(nèi)表面的形狀影響到了切削力的影響較大支承鏜孔時,采用導(dǎo)套支承鏜桿,鏜桿的剛性足以減小鏜桿受力變形對于鏜孔精度的影響。此時,導(dǎo)套內(nèi)孔的形狀誤差與波度、鏜桿與導(dǎo)套的配合間隙,就成為影響鏜孔精度的核心因素。因此,針對這種情況,以下重點分兩種情況加以討論。(1)當(dāng)Fr>G時。由于鏜桿與導(dǎo)套間的配合間隙,粗鏜時,切削力較大,通常Fr>G,切削力足以推動鏜桿緊貼在導(dǎo)套內(nèi)與切削位置相反的一側(cè),加之切削力的方向不斷的變化,導(dǎo)致鏜桿在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),始終以某一固定部位與導(dǎo)套的整個內(nèi)表面接觸。因此,鏜桿的運動軌跡,受導(dǎo)套內(nèi)表面的形狀影響較大。在這種情況下,導(dǎo)套內(nèi)表面的形狀誤差與波度,對被鏜孔的形狀影響較大。(2)當(dāng)Fr<G時。精加工時,由于加工余量小,切削力小,通常Fr<G。在鏜孔的過程中,鏜桿在一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi),鏜桿的每一點與導(dǎo)套內(nèi)孔下半部分在接觸,即鏜桿以不同部位在導(dǎo)套內(nèi)孔下方擺動(如圖5所示),造成孔的圓度誤差。實際上,由于材質(zhì)不勻等因素,會引起切削力的變化。因此,鏜桿在導(dǎo)套內(nèi)的擺動幅度,也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。其結(jié)果是:加工同軸孔,可能會造成同軸度誤差;加工平行孔,會造成孔距和平行都誤差。此外,鏜桿和導(dǎo)套的配合間隙對加工也有一定影響。如果配合間隙過小,鏜桿與導(dǎo)套的摩擦加劇,會導(dǎo)致鏜桿受熱卡死,加工無法正常進(jìn)行;如果配合間隙過大,在切削力作用下,鏜桿的擺幅增大,所引起的誤差也就隨之越大。3圓度誤差和熱誤差(1)切削力引起的誤差。受零件使用性能的限制,有些箱體零件在設(shè)計時,箱壁厚度相差比較懸殊,在實際鏜孔時,當(dāng)切削力較大時,箱體薄壁處受彈性變形的影響,容易產(chǎn)生過大的讓刀,加工后,箱體薄壁處彈性恢復(fù),被鏜孔產(chǎn)生圓度誤差。(2)夾緊力引起的誤差。鏜孔時,如果夾緊力過大,方向不正確,作用點工件的剛性差,會使毛坯孔在夾緊力的作用下變形,在變形的情況下,將孔鏜成正圓,卸下工件后,孔徑彈性恢復(fù),變成橢圓。(3)切削熱引起的誤差。粗鏜時,切削熱量多,箱體壁薄處溫度升得快,熱變形大;壁厚處溫度升得慢,熱變形小。如果在工件還未完全冷卻的情況下進(jìn)行精鏜,則壁薄處實際被切去的余量比壁厚處少,冷卻后,會造成孔的圓度誤差。4確?？兹傅木鹊墓に嚧胧?.1確保計算機的幾何精度為防止由于機床部分幾何精度的下滑而造成鏜孔誤差超差,應(yīng)加強對設(shè)備的日常保養(yǎng)和維護(hù),定期對機床進(jìn)行檢查和維修,以保證機床的幾何精度。4.2設(shè)置導(dǎo)向裝置(1)減小刀具系統(tǒng)受力變形。首先,應(yīng)合理設(shè)計鏜桿直徑,以保證鏜桿有足夠的剛性,也可采用“掉頭鏜”的方式,來減小鏜桿的旋伸長度;其次,通過采用輔助支承(導(dǎo)向裝置)來提高鏜桿的剛性;再次,也可通過階梯鏜桿、空心鏜桿來減小鏜桿自重的影響,通過切削參數(shù)的調(diào)整來減小切削力,以減小鏜桿撓曲變形的影響;最后,對于小的深孔,可采用拉鏜的方式,以鏜桿的受力彎曲變形。(2)合理設(shè)計導(dǎo)向裝置。首先,從加工的實際出發(fā),選擇合理的導(dǎo)向方式;其次,要保證鏜桿與導(dǎo)套有足夠的幾何形狀精度;再次,要始終保持鏜桿與導(dǎo)套有合理的配合間隙和充分的潤滑;最后,應(yīng)各支承的配合間隙相同。4.3精銑工藝的實施工藝設(shè)計時,應(yīng)合理選擇定位基準(zhǔn),以保證加工余量得均勻,減小切削力變化所引起的誤差;合理的選擇切削用量,以減小受力受熱變形的影響。工藝實施時,尤其是精加工,應(yīng)適當(dāng)增加走刀次數(shù),以保持切削力的穩(wěn)定和盡量減少切削力的影響。為消除夾緊變形的影響,精鏜時夾緊力要適當(dāng),不宜過大,著力點應(yīng)選擇在剛度較強部位。為消除工件熱變形的影響,加工必須粗、精兩個階段進(jìn)行,對于加工中沒有粗、精加工明顯分開的情況,應(yīng)注意粗加工與精加工間保持一段較長時間的間隔,可使熱變形的影響