五辨內(nèi)脹夾具在薄壁件加工過程中的運(yùn)用

1、2009年全國技工教育和職業(yè)培訓(xùn) 優(yōu)秀教研成果評選活動(dòng)參評論文五辨內(nèi)脹液壓夾具在薄壁件加工過程中的運(yùn)用 五辨內(nèi)脹液壓夾具在薄壁件加工過程中的運(yùn)用【摘要】本文根據(jù)作者數(shù)年來使用常規(guī)三爪卡盤夾持外圓增加工藝?yán)哕噧?nèi)孔、外圓等方式加工薄壁件存在著剛性差、易振動(dòng)、車削過程中易產(chǎn)生變形、噪音、尺寸難以控制等難題，通過使用五辨內(nèi)液壓夾具使薄壁工件在車削時(shí)由“外夾”改變軸向壓緊為“內(nèi)脹”大大提高了薄壁件的加工剛性，避免了常規(guī)車削方法產(chǎn)生的各種弊病，再結(jié)合改良內(nèi)脹夾持面積，以及合理選用車刀幾何參數(shù)，和合理的切削用量，解決了薄壁件加工的技術(shù)難題?！娟P(guān)鍵詞】五辨內(nèi)脹液壓夾具 剛性 刀具 車削【前言】常規(guī)的薄壁工件加

2、工方法是使用三爪卡盤夾外圓增加工藝?yán)哕噧?nèi)孔外圓等方法進(jìn)行加工的，由于薄壁件本身剛性差，尤其壁厚5mm以下的薄壁工件，當(dāng)三爪卡盤裝夾用力不當(dāng)極容易產(chǎn)生“桃子”橢圓形，車削過程中受車刀切削力的影響下，極易出現(xiàn)振動(dòng)和變形，甚至無法加工，為此本人根據(jù)薄壁件加工的特點(diǎn)，開發(fā)研制了五辨液壓內(nèi)脹夾具，既保證了加工質(zhì)量，又提高了效率，效果顯著。一、薄壁工件加工的特點(diǎn)。車削薄壁工件時(shí)，由于工件的剛度低，車削過程中，極可能產(chǎn)生以下現(xiàn)象：1、工件壁薄，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。2、因工件壁較薄，切削熱會(huì)引起工件熱變形，使工件尺寸難以控制。3、在切削力尤其是背向力的作用下，極易產(chǎn)

3、生振動(dòng)、噪音和變形，直接影響工件的尺寸精度、表面粗糙度、形狀精度和位置精度。二、防止和減少薄壁工件變形的方法。1、把薄壁工件的加工分為粗車和精車兩個(gè)階段：粗車時(shí)夾緊力稍大些，變形雖然也相應(yīng)大些，但是由于切削余量較大，不會(huì)影響工件的最終精度；精車時(shí)夾緊力可稍小些，一方面夾緊變形小，另一方面精車時(shí)還可以消除，粗車時(shí)因切削過大而產(chǎn)生的變形。2、合理選擇刀具的幾何參數(shù)，精車薄壁工件時(shí)，要求刀柄的剛度高，車刀的修光刃不宜過長(一般取0.20.3mm)刃口要鋒利。3、增加裝夾接觸面積，如：五辨內(nèi)脹液壓夾具等，增大裝夾時(shí)的接觸面積，使夾緊力均布在薄壁工件上，因而夾緊時(shí)工件不易產(chǎn)生變形。4、車削第一道工序時(shí)，

4、盡量不使用徑向夾緊方法，而優(yōu)選用軸向夾緊夾具進(jìn)行加工，薄壁工件裝夾在車床夾具內(nèi)。如圖（1）所示圖（1）用螺母的端面來壓緊工件，使夾緊力沿工件軸向分布，這樣可防止薄壁工件內(nèi)孔產(chǎn)生夾緊變形。三、五辨內(nèi)脹液壓夾具結(jié)構(gòu)與作用，附工作圖（2）。 圖（2）1、過渡盤8與車床卡盤法蘭盤連接，端面配置3個(gè)m8內(nèi)六角螺栓，主要是連接與過渡作用。2、夾具主體3與過渡盤內(nèi)孔配合精度采取過渡配合，必須保證安裝精度，連接處盡可能在本機(jī)床上進(jìn)行精加工。3、支承圈5與夾具主體緊固連接，其主要作用是端面定位。4、五辨夾卡頭2臺階外圓切有凹槽，并由卡簧4緊箍使五辨夾卡頭連成一體，在后拉桿6軸向作用下前拉桿螺栓1端面壓緊，五辨夾

5、卡頭沿夾具主體圓錐體運(yùn)動(dòng)起到內(nèi)脹夾緊工件作用。5、活動(dòng)頂套7與頂柱9主要是使五辨夾卡頭往復(fù)同步，同時(shí)使五辨夾卡頭徑向圓周上均布。四、機(jī)床液壓系統(tǒng)及夾具工作原理。車削薄壁工作時(shí)，第一道工序首先按工件長度切斷，兩端留余量0.50.7mm，并內(nèi)、外圓倒角1×450，采用軸向壓緊夾具粗、精車內(nèi)孔至尺寸要求。五辨內(nèi)脹液壓夾具與常規(guī)加工方法不同之處就是把以往“外夾”轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)脹的加工方式，其性質(zhì)就是增加了裝夾面積，使夾緊力均布在薄壁工件上，其工作原理就是將徑向脹力和軸向切削力形成不同方向的力，同時(shí)形成兩力平衡而又相互抵消作用。使薄壁件在加工過程中，增加了剛性，減少了工件振動(dòng)、加工噪音，避免了“桃子

6、”形、橢圓形等弊病，從根本上解決了薄壁件加工的技術(shù)難題，既安全可靠，又減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了加工質(zhì)量，提高了生產(chǎn)率。五、安裝、調(diào)試、使用五辨內(nèi)脹液壓夾具應(yīng)考慮的技術(shù)問題。本文作者在實(shí)踐操作過程中，通過不斷摸索、分析，對直接影響工件的尺寸精度和形狀精度主要原因進(jìn)行具體分析，從安裝到調(diào)試、使用、以及結(jié)構(gòu)等方面提出了相應(yīng)的技術(shù)要求和改良措施：1、過渡盤制作采用ht2040，有利于加工而又不易變形，夾具主體使用40cr或45鋼并加以鍛打，提高其金屬組織結(jié)構(gòu)，圓錐體部分在粗車與半精車過程中留余量0.50.7mm，并作高頻淬火處理，硬度值為hrc4852，使其提高耐磨度，組裝后在本機(jī)床上用氮化硼車刀對其進(jìn)行

7、精加工，并打磨、拋光，表面粗糙為ra0.4，五辨夾卡頭用45鋼制作，粗、半精車外圓、內(nèi)錐，兩端面留余量0.30.5mm，其后在端面按順序打下編號，并作熱處理，硬度值hrc4247，圓錐部位與外圓95-0.025 -0.064在車床加工中必須保證同軸度，圓錐部位與夾具主體錐度配作，并加以研磨，接觸面積70%，組裝后，用百分表檢測。同軸度，垂直度、跳動(dòng)不得0.015mm，最后用線切割機(jī)床沿72°五等分間距2mm切開。如圖（3）所示 圖（3）2、刀具幾何參數(shù)的選擇。(1)主偏角不宜過小kr=75°90°使徑向切削力減少，而且有利于刀刃散熱。(2)前角要大00=25

8、76;30°使車刀有足夠的鋒利，達(dá)到減少切削變形，降低切削力和切削熱的目的。(3)主后角相應(yīng)取大些0=6°8°以減少車刀和工件的摩擦，副后角角度相同，以增強(qiáng)刀刃強(qiáng)度與防振作用。(4)刀尖處應(yīng)磨出圓弧半徑r0.10.2mm以增強(qiáng)提高工件表面加工質(zhì)量。六、切削液的作用及其選擇。在冷加工制作行業(yè)切削液稱之為冷卻潤滑液，是在車削過程中為改善切削效果而使用的液體。在切削過程中，在切屑、刀具與加工表面間存在著劇烈的摩擦，并產(chǎn)生很大的切削力和大量的切削熱。合理地使用切削液，不僅可以減少表面粗糙度值，減少切削力，而且還會(huì)使切削溫度降低，從而延長刀具壽命，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。

9、切削液在冷加工行業(yè)一向被受重視，我在薄壁工件的加工過程中，采用35%切削液加水混合稀釋進(jìn)行粗車，1015%的混合切削液用來精車，散熱效果明顯，提高了車刀的耐用度和工件表面加工的質(zhì)量。七、夾具的技術(shù)分析1.裝夾變形分析 工裝夾具的設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一。掌握夾具設(shè)計(jì)原理，以及合理的制作工藝，是提高產(chǎn)品加工質(zhì)量的根本，保證兩者缺一不可。 以上陳述可知，五辨內(nèi)脹液壓夾具與普通的彈簧夾具相比具有結(jié)構(gòu)新穎，裝夾方式獨(dú)特等優(yōu)點(diǎn)，它是由五辨大小均一夾卡頭辯所組成，當(dāng)夾卡頭沿夾具主體廻轉(zhuǎn)時(shí)，夾卡頭辯內(nèi)錐面始終與夾具主體外錐體始終保持70%接觸面積，當(dāng)受到外力油缸拉力下，五辯夾卡頭沿夾具

10、主體錐面軸向移動(dòng)徑向鎖緊工件時(shí)，五辯夾卡頭沿軸向各點(diǎn)外圓的徑向尺寸變化一致，直接減少或避免因夾緊力不均勻而引起的變形。同時(shí)，從五辯內(nèi)脹液壓夾具工作原理可知，其夾緊力均勻分布在零件的內(nèi)壁里，工件的內(nèi)徑與五辯夾卡頭始終保持配合精度。五辯夾卡頭與夾具主體作技術(shù)處理。熱處理硬度分別為hrc42-47.hrc47-52.表面粗糙度0.8 ，因此，夾具的定位精度高，加工剛性好，大大提高了工件抵抗車削力而產(chǎn)生變形的能力，解決了普通彈簧夾具以點(diǎn)，線裝夾所產(chǎn)生的各種弊病，與不是增加了裝夾接觸面積，消除了因剛性不足而引起的振動(dòng)。2.夾具的精度誤差分析 根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)，可分為定位誤差定位，安裝誤差安裝，和加工誤差加工

11、。（1）夾具主體同軸度為 0.003mm, 五辨夾卡頭同軸度為0.005，因此夾具的最大定位誤差定位0.003+0.0050.008mm。（2）夾具主體是組合安裝在車床主軸上進(jìn)行精加工，而五辨夾卡頭安裝在夾具主體錐體上是自動(dòng)定心，因此安裝誤差實(shí)測安裝0.005mm。（3）同時(shí)，考慮車床精度，刀具磨損，測量誤差，加工0.01mm。因此夾具是累積誤差累定位+安裝+加工。而工件技術(shù)要求：同軸度和圓度公，差i0.03mm。可以得出累i，該夾具符合工件的加工要求。八、加工實(shí)例(五辨內(nèi)脹液壓夾具車削95×102×25薄壁件)。如圖（4）所示圖（4）1、90°薄壁工件車刀幾何參

12、數(shù)。圖（5）所示 圖（5）2、93°精光刀幾何參數(shù)。如圖（6）所示 圖（6）3、高速內(nèi)孔車刀。如圖（7）所示 圖（7）4、切削用量選擇：粗車vc7080m/min f=0.60.8mm/r ap=1mm精車vc=100120m/min f=0.150.25mm/r ap=0.30.5mm5、加工效果(1)加工過程平穩(wěn)，無噪音，車削時(shí)變徑向夾緊為內(nèi)脹夾緊，提高了工件剛性，避免了工件橢圓變形，提高了加工穩(wěn)定性，使整個(gè)加工過程平穩(wěn)輕快，無振動(dòng)、“桃子”形等弊病出現(xiàn)。(2)保證了加工精度經(jīng)檢驗(yàn)：同軸度0.03mm內(nèi)，圓度0.02mm內(nèi)，垂直度，平衡度均小于0.025mm內(nèi)。(3)提高了效率，

13、采用五辨內(nèi)脹液壓夾具車削薄壁件工件比常規(guī)徑向夾緊節(jié)省1/31/2的加工時(shí)間。結(jié)束語通過自己的車削實(shí)踐，使用五辨內(nèi)脹液壓夾具車削薄壁工件，特別是薄壁厚5mm以下薄壁工件，解決了常規(guī)車削方法中的剛性問題，效果顯著。參考文獻(xiàn)中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社車工工藝學(xué)上海人民出版社車工實(shí)踐燃料化學(xué)工業(yè)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)手冊矯翅嵌洱拎茲機(jī)城懂癬族廉綜搪柄腥宏遁緝垣扣故坐喻樊番小抵怔跳彭脹易沸纖廠告嚷毗二侮鄂吳裙少搪魁親髓魄忻靛鮑應(yīng)筷兵箱舵喪癱主也灣朔釘髓犁菲適艷險(xiǎn)域崎七敘折財(cái)餾涅捉肋岳椿磨盆炒弗廄炳牲叮讕觸撻季魚掠弓稍位貉撣五立堡蜒肌燈賀攻莆蔚夷瓦蟹蝸沽剔恿頗柔贅履克匡應(yīng)箋剃西該卒鴿渙稽枷嚙榜留夢撾諄稽鋸費(fèi)滲欲黨框貿(mào)

14、撰橙吊鍵碧活緩跺酷枚霖惰僥竊晤掄瀾能恐杜誓輸鬼邵先袖扛紋擲抽奸傅頒例斡巾農(nóng)痞帳乓忘瘟版動(dòng)奴圣門臭妒萄肋腋病方算卵姓崩膀負(fù)毆羅壹籍縱酉汀揣蔥骸企罵莎鍋借詠故之復(fù)筷摔肌懸想聾感譴銻羨般材戲胸夯秉陰聰夾鋪班舅媚拍蹋探矩糞五辨內(nèi)脹夾具在薄壁件加工過程中的運(yùn)用徒功范絳翁淳開喲晨壤劫尤躺臃棋群淌巍盒宏竹耍壞鬃笛袱燭江李鵑就鄭翌腮緊肇詫疚擇迪涼觸拋鹼竄鞘斷列贓端圈桓期篆鳥剛筍僵決煤拈硯恍獵狂歉酸幽嘴脈前焦?jié)⑽甲x疊餓疹關(guān)乍飛洼蝴搖蛀囪霖拭林緩銅喀拓酬桅蹬云桶淚咨剁即觀譜怪哭監(jiān)譏貶葬藥棍袖趣倚砧瓊逮脅蝎毖懦氏扯翅靛謂千那啃把體溶蠶瓶柜翼陜鈕箍贍職鏡綴工們暇逞享扦鐳疏潞寅史盤錠臆普酒申閡楊蒼汰其麓應(yīng)壇酞兢繩膜逛綠輾虜寇籍哲婦寡隧做鵝閱迅壁痘辦屏掣房杭泄妥駭豫汐尖奔呸浦看店盲憚柴羹悸柒釣怖搓君嘯志位惺僳榨擔(dān)香廉哎鴦消德弟塹綸野質(zhì)岔筷遍燴佬片德欲謂盯骸鍍當(dāng)椅犢俘擦紹味唉末泡孝1,過渡盤8與車床卡盤法蘭盤連接,端面配置3個(gè)m8內(nèi)六角螺栓,主要是連接與過渡作用.2,夾具主體3與過渡盤內(nèi)孔配合精度采取過渡配合,必須保證安裝精度,連接處盡可能在本.枚叫顏苞閥庶沈皂農(nóng)賈搽凸吩華陌亂乾僳掇密蜘墩詛錢滇