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薄壁零件運(yùn)用數(shù)控技術(shù)的加工
資源天下 2019/6/6 15:15:52
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圖 1
如圖1所示，該圖為薄壁套筒類零件，從零件圖樣要求及材料來看，車削此零件的難度比較大，首先是裝夾的問題，要保證內(nèi)孔與外圓的同軸度要求，而且筒壁很薄，單邊只有0.64mm，兩端還有要求較高的圓弧要加工，材料材質(zhì)為奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti，含鉻量12%－25%，含鎳量7%－20%。奧氏體不銹鋼切削時(shí)的帶狀切屑連綿不斷，斷屑困難，極易產(chǎn)生加工硬化，硬化層給下一次切削帶來了很大難度，對刀具材料的要求高。
薄壁零件要加工好。要解決幾個(gè)關(guān)鍵問題，如：工件裝夾、加工的工藝路線、刀具的幾何參數(shù)、程序的合理編制等，影響這個(gè)薄壁零件加工精度的因素有很多，總結(jié)起來主要有以下幾點(diǎn)：
1.受材質(zhì)影響，零件材料粘度大，硬度高，車刀易磨損，切削不利。
2.裝夾問題，裝夾不容易，兩端面有端面圓弧，內(nèi)孔與外圓同軸度要
求高。
3.保證精度，因零件壁薄，受力易變形，精度難控制。
二、加工前準(zhǔn)備工作
1、解決刀具材料問題：
分析不銹鋼在切削過程中會(huì)產(chǎn)生的各種問題：
（1）切削力大：不銹鋼在切削過程中塑性變形大，尤其是奧氏體不銹鋼(其伸長率超過45號(hào)鋼的1.5倍以上)，使切削力增加。同時(shí)，不銹鋼的加工硬化嚴(yán)重，熱強(qiáng)度高，進(jìn)一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難。因此加工不銹鋼的切削力大，如車削1Cr18Ni9Ti的單位切削力為2450MPa，比45號(hào)鋼高25%。
（2）切削溫度高：切削時(shí)塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，產(chǎn)生的切削熱多；大量切削熱都集中在切削區(qū)和刀屑接觸的界面上，散熱條件差。在相同的條件下，1Cr18Ni9Ti的切削溫度比45號(hào)鋼高200℃左右。
（3）刀具易磨損：切削不銹鋼過程中的親和作用，使刀屑間產(chǎn)生粘結(jié)、擴(kuò)散，從而使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損，致使刀具前刀面產(chǎn)生月牙洼，切削刃還會(huì)形成微小的剝落和缺口；加上不銹鋼中的碳化物(如TiC)微粒硬度很高，切削時(shí)直接與刀具接觸、摩擦，擦傷刀具，還有加工硬化現(xiàn)象，均會(huì)使刀具磨損加劇。
（4）線膨脹系數(shù)大：不銹鋼的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，尺寸精度較難控制。
正確選用刀具材料是保證高效率加工不銹鋼的決定因素。根據(jù)上面分析不銹鋼的切削特點(diǎn)，刀具材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、韌性、高硬度和高耐磨性且與不銹鋼的粘附性要小。通過日常工作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)涂層可轉(zhuǎn)位刀片正適合本零件的加工，涂層硬質(zhì)合金是在普通硬質(zhì)合金刀表面，采用化學(xué)氣相沉積（CVD）或物理氣想沉積（PVD）的工藝方法，涂覆一薄層（約5－12ｕm）高硬度難熔金屬化合物（TiC,TiN,AL2O3等）。其表面顏色為金黃色的涂層，可使刀片既保持了普通硬質(zhì)合金基體的強(qiáng)度和韌性，又使表面有更高的硬度和耐磨性，更小的磨擦系數(shù)的高的耐熱性比未涂層刀片的刀具壽命提高1－3倍。此外，涂層刀片的通用性好，一種涂層刀片可代替幾種未涂層刀片使用，大大簡化了刀具管理和降低了刀具本成，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
小結(jié)：通過以上對零件材料的分析和刀具材料的選用，最后確定采用YG類的涂層刀具為粗精車刀具，以提高零件精度和生產(chǎn)效率。
1.三爪自定心卡盤 2.輔助夾具 3.零件 4.錐度鎖緊螺桿
圖 2
2、解決零件的裝夾問題
從零件圖樣分析，此零件需要兩次裝夾才能完工。第一次利用外圓基準(zhǔn)定位裝夾加工內(nèi)孔，第二次就要以內(nèi)孔基準(zhǔn)加工外圓。本人根據(jù)要裝夾工件的大小，設(shè)計(jì)了一套非常經(jīng)濟(jì)的工裝夾具。如圖2所示，第一次采用45號(hào)鋼為材料做了套夾具，夾緊效果好，但工件車削完拆下來后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)孔壁有摩擦刮花的現(xiàn)象，不能滿足其表面粗糙度的要求。所以不用采用。第二次采用電木（酚醛塑料）為夾具的材料，試車時(shí)發(fā)現(xiàn)，電木的擴(kuò)張力不夠，澆上足夠的冷卻液后，工件在夾具上有打滑的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響零件的定位精度，所以電木作為輔助夾具的材料又被取消了。最后本人通過查找資料，發(fā)現(xiàn)塑代鋼的材料——尼龍，聚酰胺纖維酚子聚合物（簡稱PA）。尼龍的特性：機(jī)械強(qiáng)度，韌性好，剛度，硬度，耐老化性能好，機(jī)械減振能力好，良好的滑動(dòng)性，優(yōu)異的耐磨性，機(jī)械加工性能好，尺寸穩(wěn)定性好。尼龍的用途：廣泛用于化工機(jī)械，防腐設(shè)備的制齒輪及零件坯料，耐磨零件，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)件，家用電器零件，汽車制造零件，絲桿防止機(jī)械零件，化工機(jī)械零件，化工設(shè)備等。而尼龍當(dāng)中的PA6尼龍相比其它尼龍的機(jī)械強(qiáng)度，剛度，耐熱和耐磨性能更好。
經(jīng)過3次的車削（未完，下一頁）
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