討論了在機械加工過程中引起這些原因的要素及解決辦法,對深孔加工及孔口螺紋加工引起質量問題的現象,包括振刀、加工表面質量差等,從刀具的選用、參數設定、及時排屑方面做了具體分析說明,得出適合的加工條件及合理的加工方法。
1 、零件技術難點分析
1.1 零件材料難加工
氣缸材料為15-5PH馬氏體沉澱硬化不鏽鋼,該鋼在時效過程中析出碳化物和金屬間化合物產生沉澱硬化,具有很高的強度和綜合力學性能。15-5PH韌性大,易產生粘附現象,形成積屑瘤,表面加工硬化現象尤為突出,不易斷屑,對刀片的材質和槽型提出很高的要求。另外,零件內孔尺寸及表面粗糙度要求非常高,零件剛性相對較差,加工難度大。
1.2 深孔加工難度大
零件主體結構為深孔結構,該孔深徑比超過5,刀杆細長,刀具剛度低,並且刀杆直徑與孔徑差別較小,刀具與零件孔間間隙很小,不利於排屑,刀具剛度及排屑問題是影響加工質量的兩個重要因素。
1.3 尺寸、形位公差要求高
1.4 零件剛性差
由於零件的左端有一處凸臺,該凸臺的存在為零件的裝夾帶來了極大的不便,在加工零件的右端時,只能夾持零件凸臺左端,使零件右端懸出過長,影響零件剛度,從而影響零件孔口螺紋的加工質量。
圖1 零件結構示意圖
2 、擬定工藝方案
零件加工採用粗加工、半精加工、精加工的思路。針對孔的結構以及尺寸精度,孔的加工採用如下加工方法:先用加長鑽頭粗鑽孔,並用平底鑽頭擴孔至φ40 mm,然後精鏜孔至尺寸φ41.8 mm,最後磨孔至最終尺寸,工藝路線見圖2所示。由於孔車削為深孔加工,加工難度較大,因此孔與孔口各尺寸(包括螺紋)不宜一次裝夾加工,因此採用工序分散的工藝路線。在加工孔及螺紋時,由於零件懸出過長,剛性較差,加工時用中心架進行輔助支撐定位,磨削深盲孔時也採用卡盤夾緊,需每件找正右端中心架輔助定位的裝夾方式,可以較好地解決零件剛性差的問題,提高加工質量。
圖2 工藝路線
3 、車削加工
3.1 加工前技術準備
氣缸主要加工工序為數控車削φ42孔至尺寸φ41.8(半精加工)、孔口螺紋車削加工以及磨削φ42孔(精加工),φ42孔半精加工及精加工工序屬深孔、盲孔加工,這幾道主要工序車削時,氣缸處於懸伸狀態,尾端用中心架輔助支撐,避免零件在懸伸過長時,造成剛性下降,在切削過程中引起零件變形,發生切削振動。
刀具在切削工件時發生振動需要有下面三個條件同時存在:①包括刀具在內的工藝系統剛性不足,導致其固有頻率低;②切削產生了一個足夠大的外力;③這個外力的頻率與工藝系統的固有頻率相同,產生共振。
可以從四個方面考慮減振:①降低切削力;②提高工藝系統剛性;③提高刀具系統的剛性;④刀具減振即使用減振刀具。
(1)孔加工工序。
a、刀片的選擇。
本工序為內孔加工,在選擇刀片時首先選擇刀片形狀,根據刀片形狀(刀片可以分為S型、C型、D型、V型刀片如下圖所)可知刀尖角越小,切削力越小,刀具強度越差,為了減小切削力,本工序選擇V型刀片。
3 刀具形狀示意簡圖
然後,合理選擇刀片的前角,適當的增大前角 1/0 ,能減少切削變形和摩擦,從而將低切削力、切削溫度,改善加工質量,抑制積屑瘤等。但前角過大會削弱刀刃的強度和散熱能力,易造成崩刃,選擇18°前角。
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