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两个薄壁件的工艺难题,一次性解决

2019-11-25 09:22
夹具侠
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薄壁套筒类零件在加工中总是容易产生变形,出现椭圆或中间小,两头大的“腰形”现象,不易保证零件的加工质量。它的装夹设计往往是被大家讨论最多的一个点,下面我们分别来看看车削、铣削上的两项薄壁件夹具设计实例,它们是怎么来解决变形问题的。

Part.1 铣床上薄壁套筒件的加工方案

薄壁套筒工件如图,键槽宽6mm由键槽铣刀保证;槽两侧对称平面对φ45h6轴线的对称度0.05mm,平行度0.10mm;槽深尺寸8mm。

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定位方案与定位元件

确定定位方案并选用定位元件:

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夹紧方案及夹紧装置的设计

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▲夹紧机构

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▲夹紧机构中的导向和自动松开装置

夹具结构的设计

1.定位装置

长V形块在该夹具中是主要定位元件,消除工件的4个不定度。可在相关国家标准或行业标准中查取。

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支承套:

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2.夹紧装置

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▲偏心轮

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▲偏心轮支架

3.辅助装置

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▲对刀块

4.夹具体

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5.夹具总图

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1.夹具体 2.圆柱销轴 3.偏心轮支架 4.偏心轮

5.活动V形块 6.对刀块 7.固定V形块

Part.2 薄壁零件内孔加工工艺方案

工件采用无缝钢管进行加工,内孔和外壁的表面粗糙度为Ra1.6μm,用车削可达到,但内孔的圆柱度为0.03mm,对于薄壁零件来讲要求较高。在批量生产中,工艺路线大致为:下料—热处理—车端面—车外圆—车内孔—质检。

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“内孔加工”工序是质量控制的关键。我们抛开外圆、薄壁套管就内孔切削就难保证0.03mm的圆柱。

车孔的关键技术

车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。增加内孔车刀的刚性,采取以下措施:

1.尽量增加刀柄的截面积,通常内孔车刀的刀尖位于刀柄的上面,这样刀柄的截面积较少,还不到孔截面积的1/4,如下左图所示。若使内孔车刀的刀尖位于刀柄的中心线上,那么刀柄在孔中的截面积可大大地增加,如下右图所示。

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2.刀柄伸出长度尽能做到同加工工件长度长5-8mm,以增加车刀刀柄刚性,减小切削过程中的振动。

解决排屑问题

主要控制切削流出方向,粗车刀要求切屑流向待加工表面(前排屑),为此采用正刃倾角的内孔车刀,如下图所示。

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精车时,要求切屑流向向心倾前排屑(孔心排屑),因此磨刀时要注意切削刃的磨削方向,要向前沿倾圆弧的排屑方法,如下图所示精车刀合金用YA6,目前的M类型,它的抗弯强度、耐磨、冲击韧度以及与钢的抗粘和温度都较好。

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刃磨时前角磨以圆以圆弧状角度10-15°,后角根据加工圆弧离壁0.5-0.8mm(刀具底线顺弧度),c切削刃角k向为§0.5-1为沿切屑刃B点修光刃为R1-1.5,副后角磨成7-8°为适,E内刃的A-A点磨成圆向外排屑。

加工方法

1.加工前必须要做一件护轴。护轴主要目的:把车好的薄壁套内孔以原尺寸套住,用前后顶尖固定使它在不变形的情况下加工外圆,保持外圆加工质量、精度。所以,护轴的加工对加工薄壁套管的工序是关键环节。

两个薄壁件的工艺难题,一次性解决

加工护轴毛胚用45﹟碳结构圆钢;车端面、开两头B型顶尖孔,粗车外圆,留余量1mm。经热处理调质定形、再精车留0.2mm余量研磨。重新热处理碎火表面,硬度HRC50,再经外圆磨床磨成如下图所示,精度达要求,完工后待用。

2.为能使工件一次性加工完毕,毛胚留夹位和切断余量。

3.先把毛胚作热处理调质定形,硬度为HRC28-30(可加工范围的硬度)。

4.车刀采用C620,首先把前顶尖放进主轴锥位固定,为防止夹薄壁套时的工件变形,增加一个开环厚套,如下图所示。

两个薄壁件的工艺难题,一次性解决

为保持批量生产,薄壁套管外圆的一头经加工为统一尺寸d,t的尺是轴向夹位,个薄壁套管压紧,提高车内孔时的质量,保持尺寸。考虑到有切削热产生,工件膨胀尺寸难掌握。需要浇注充分的切削液,减少工件的热变形。

5.用自动定心三爪卡盘将工件夹牢,车端面,粗车内圆。留余量0.1-0.2mm精车,换上精车刀把要切削余量加工到护轴满过度配合和粗糙度的要求。卸下内孔车刀,插入护轴至前顶尖,用尾座顶尖按长度要求夹紧,换外圆车刀粗车外圆,再精车达图纸要求。经检验合格,用切断刀按长度要求尺寸切断。为使工件断开时的切口平整,刀刃口要斜磨,使工件端面平整;护轴磨小的一段就是为了切断留有空隙而磨小,护轴为减少工件变形,防止振动,以及切断时掉下碰伤原故。

以上方法加工薄壁套管,解决了变形或造成尺寸误差和形状误差而达不到要求的问题,实践证明加工效率较高,易于操作,并且适合加工较长的薄壁零件,尺寸易掌握,次性完工,批量生产也较实际。

两个薄壁件的工艺难题,一次性解决

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出品 | 夹具侠

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