套類零件是用來支承旋轉(zhuǎn)軸及軸上零件或用來導(dǎo)向的,該類零件的主要表面是內(nèi)孔和外圓,其主要技術(shù)要求是內(nèi)孔及外圓的尺寸以及圓度要求;內(nèi)外圓之間的同軸度要求;孔軸線與端面的垂直度要求。薄壁套類零件壁厚很薄,徑向剛度很弱,在加工過程中受切削力、切削熱及夾緊力等因素的影響,極易變形,導(dǎo)致以上各項(xiàng)技術(shù)要求難以保證。針對這些問題,本文對薄壁套類零件加工過程中裝夾方法、切削用量、刀具幾何角度等做了初步的探討。

   1.薄壁套類零件的加工分析

   （1）工件裝夾方法薄壁類零件在加工過程中如果采用普通裝夾方法,會因?yàn)楫a(chǎn)生很大的變形而無法保證加工精度。如圖1所示。

 

圖1 套筒夾緊變形誤差

   故薄壁類零件的裝夾,一般應(yīng)增大工件的支承面和夾壓面積,或增加夾壓點(diǎn)使之受力均勻,并減小夾壓應(yīng)力和接觸應(yīng)力,必要時可增設(shè)輔助支承,以增強(qiáng)工件的剛性。具體措施如下:

   ①采用工藝夾頭裝夾車削時在坯料上預(yù)留一定的夾持長度,在工件完成內(nèi)孔、外圓及端面的加工后切掉。這樣不但防止了工件產(chǎn)生太大變形,而且保證了內(nèi)孔、外圓及端面間的位置精度。但這種方法在應(yīng)用中有

   局限性而且會造成材料的浪費(fèi)。

   ②增加夾壓點(diǎn)或夾壓面積通過增加夾壓點(diǎn)或夾壓面積減小零件的變形或使變形均勻化。如:采用卡爪或開口過渡環(huán)裝夾;采用液性塑料自定心夾頭或彈簧夾頭裝夾;采用傳力襯墊裝夾等。

   ③變徑向夾緊為軸向夾緊使夾緊力作用在剛度較大的軸向,避免了徑向發(fā)生大的變形。

   （2）切削用量的選擇為減少工件振動和變形,應(yīng)使工件所受切削力和切削熱較小。在切削過程中產(chǎn)生的切削力可以分解為三個分力:主切削力Fz、進(jìn)給抗力Fx、吃刀抗力Fy。切削力的經(jīng)驗(yàn)公式為:

   其中吃刀抗力Fy作用在機(jī)床和工件剛度zui差的方向上,容易引起切削振動和工件的彎曲變形,影響加工精度和工件表面質(zhì)量。

   切削熱計算公式為:

   從以上兩式中可以看出,切削用量應(yīng)該選較小值,但考慮到生產(chǎn)率及加工塑性材料時避開積屑瘤的影響等,一般背吃刀量和進(jìn)給量取較小值,而切削速度取較大值。從式（2）中可以看出切削速度增大后產(chǎn)生的熱量會增多,但同時工件與刀具的相對運(yùn)動速度也提高,使熱量來不及傳到工件上而大部分被切屑帶走,因此,對加工的影響并不會增大。

   （3）刀具角度的選擇加工薄壁類工件的刀具刃口要鋒利,一般采用較大的前角和主偏角,但是不能太大,否則會因刀頭體積的減小而引起強(qiáng)度、剛度下降,散熱性能變差,zui終影響加工精度。刀具角度的取值與工件的形狀、材質(zhì)以及刀具自身的材料有關(guān)。

   2.實(shí)例

   加工如圖2所示的薄壁套,除了圖中所示的要求外,內(nèi)外圓還有0.02mm的同軸度公差。

   （1）夾具設(shè)計加工可以先加工內(nèi)孔和一個端面,此時留較大的余量,采用開口過渡環(huán)裝夾;在zui后一道工序中采用如圖3所示的夾具裝夾加工外圓。該夾具的核心元件是彈性套5,在心軸1上裝有一對錐套2和6,擰動螺母8使其向右移動時,錐套給彈性套一個徑向力,將工件4脹緊,反方向擰動時工件松開。其中定位銷3和7是防止彈性套與錐套以及錐套與心軸之間的相對轉(zhuǎn)動。該夾具使夾緊力均勻作用在工件的內(nèi)表面上,不但減小了工件因變形而引起的加工誤差,而且因?yàn)橄藦较蜷g隙而提高了定位精度,能夠很好地保證內(nèi)外圓的同軸度要求。

圖2 薄壁套 

 

1.心軸  2、6.錐套  3、7.定位銷  4.工件  5.彈性套  8.螺母
圖3 彈性心軸

   （2）刀具幾何參數(shù)的選擇如圖4所示。

 

圖4 刀具幾何參數(shù)

     （4）通過實(shí)際切削加工表明,用以上的夾具裝夾,變形較小,能夠保證形狀及同軸度的要求。刀具幾何參數(shù)及切削用量的選擇也較為合理,工件的各項(xiàng)要求均有明顯的提高。