车薄壁工件时,由于工件的刚度低,在车削过程中,可能产生以下现象:
1.因工件壁薄,在夹紧力的作用下容易产生变形,从而影响工件的尺寸精度和形状精度。
2.因工件壁较薄,切削热会引起工件热变形,使工件尺寸难以控制。
3.在切削力尤其是背向力的作用下,容易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度、表面粗糙度、形状精度和位置精度。
针对以上车薄壁工件,时可能产生的问题,下面介绍防止和减小薄壁工件变形的方法。
1.把薄壁工件的加工分为粗车和精车两个阶段
粗车时夹紧力稍大些,变形虽然也相应大些,但是由于切削余量较大,不会影响工件的最终精度;精车时夹紧力可稍小些,一方面夹紧变形小,另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。
2.合理选择刀具的几何参数
精车薄壁工件时,要求刀柄的刚度高,车刀的修光刃不宜过长(一般取0.2 ~0.3 mm),刃口要锋利。
3.增加装夹接触面积
使用开缝套筒或特制的软卡爪,增大装夹时的接触面积,使夹紧力均布在薄壁工件上,因而夹紧时工件不易产生变形。
4.应用轴向夹紧夹具
车削薄壁工件时,尽量不使用径向夹紧,而优先选用轴向夹紧的方法。薄壁工件装夹在图示的车床夹具体内,用螺母的端面来压紧工件,使夹紧力F沿工件轴向分布,这样可防止薄壁工件内孔产生夹紧变形。
5.增加工艺肋
有些薄壁工件可以在其装夹部位特制几根工艺肋,以增加刚度,使夹紧力更多地作用在工艺肋上,以减小工件的变形。加工完毕后,再去掉工艺肋,如图所示。
6.浇注充分的切削液
浇注充分的切削液,可降低切削温度,减小工件热变形,是防止和减小薄壁工件变形的有效方法。
表 车削薄壁工件时的切削用量
加工性质 |
切削速度vc
/m.min-1
|
进给量f
/mm.r-1
|
背吃刀量
ap/mm
|
---|---|---|---|
粗车 | 70~80 | 0.6~0.8 | 1 |
精车 | 100~120 | 0.15~0.25 |
0.3~0.5 |
车削脆性金属材料的薄壁工件主要是完成内孔、内槽以及外圆的加工和测量。薄壁工件一般是铸铁或有色金属等脆性金属材料,铸铁还属于黑色金属材料。铸铁金属材料的薄壁工件容易产生铸造缺陷,结构不紧密,都对加工带来一定的困难。而铜、铝等有色金属材料的薄壁工件,工件的硬度低,加工易变形,加工更加困难。
1.脆性金属材料的薄壁工件的变形因素及其消除措施(见表)
车削脆性材料薄壁工件时,应经常注意观察工件变形的情况。在加工中如果出现铸造缺陷,应将工件重新找正,借量加工,车掉毛坯的缺陷。
表 脆性金属材料的薄壁工件的变形因素及其消除措施
变形因素 | 变形原因 | 消除或减小变形的措施 |
---|---|---|
工件热变形 | 薄壁工件在机械加工中,工艺系统受切削热、摩擦热、环境温度、辐射热等的影响将产生变形,使工件和刀具正确的相对位置被破坏,容易产生尺寸及形状不准的误差,尤其有色金属薄壁工件的热变形更大 | 在测量时应将工件与量具置于同一温度下,使两者与室温温度相同后再进行测量 |
工件残余应力变形 | 铸件的内部组织的平衡状态不稳定,结构疏松,加工后,受残余应力的影响,将发生应力变形 | 为减小残余应力变形,应分粗、精车,还要消除复映现象,使变形趋于最小 |
工件装夹变形 | 工件装夹后受力的作用产生变形,对工件形状产生影响 |
车削有色金属薄壁件时应尽量采取工序集中原则,在一次装夹中,完成加工后切断,被夹持部分不车或少车,使其能承受较大的夹紧力,减小装夹变形 粗车薄壁件的内孔时,卡盘卡爪的夹持长度够用即可,保持夹紧部分有足够的材料实体,降低夹紧变形 |
2.车削脆性材料薄壁工件时车刀材料的选择
如果是有色金属薄壁件,其加工工艺与黑色金属有着较大的区别,在刀具的使用上采用与黑色金属不同的刀具材料,在切削用量上也要区别于黑色金属。
刀具材料为K类(钨钴类)硬质合金时,切削刃耐冲击,适用于加工铸铁、有色金属等脆性材料或冲击性较大的工件。
3.车削脆性材料薄壁工件时车刀的刃磨
由于脆性材料切屑呈崩碎状,可将刀头的前面磨成搓板式的槽状,使碎屑弯曲、打卷落下,K30(YG8)硬质合金卷屑车刀如图所示。
知识点词条:车薄壁工件