深孔內球面車削加工

　　工件如圖1所示，材料為1Cr18Ni9Ti，焊接結構件。工件材料強度雖然不高，但塑性和韌性大，切削加工性差，加工硬化趨勢強烈，切削負荷大，導熱性差，加工時熱量易集中在切削刃上，產生積屑瘤，使刀具磨損加劇。加工的主要難點是工件精度要求高，薄壁，剛性差，容易引起裝夾變形。工件孔深且為盲孔，孔底部為球面，刀桿細長，車削時易產生振動。加工質量不易保證。
　　
　　工藝分析
　　
　　工件原來是在數控車床上加工，精加工時要求一次完成內孔及內球面的車削，在加工過程中不允許換刀。根據數控機床的加工特點，刀桿直徑只能做到f60mm。由于刀桿細長，剛性不足，強度低，在加工中刀桿產生振動較大，產生讓刀現象，并使孔壁的粗糙度值增大，不但生產效率低，而且加工質量難以保證。
　　
　　如果將刀桿直徑增大，則在加工內孔時，刀桿與孔壁間隙太小，引起排屑不暢，造成堵塞，冷卻潤滑液進入困難，刀具磨損加劇，從而影響加工精度。為了滿足生產的需要，使工件加工質量保持穩(wěn)定，提高生產效率，解決數控車床加工深孔的不足，設計了一種車削深孔內球面的專用刀具，可在普通車床上進行深孔內球面的加工。
　　
　　圖1工件
　　
　　刀具設計
　　
　　設計專用刀具應在能使切屑順利排出的前提下，盡量提高刀桿的強度和剛度，避免加工過程中刀桿的振動，確保加工精度，并實現刀具的旋轉，達到車削內球面的功能。
　　
　　按照工件的深度和內孔直徑，根據曲柄連桿機構的原理，設計的車削深孔內球面專用刀具如圖2所示。刀桿直徑110mm，長度約2000mm。
　　
　　1.車刀2.旋轉體3.連桿4.刀座5.刀桿6.拉桿軸
　　7.封板8.定位軸、軸套、螺母、墊圈9.銷軸
　　圖2
　　
　　車削深孔內球面的專用刀具主要由刀桿、刀座、封板、拉桿軸、連桿、旋轉體等組成。刀桿、刀座、封板焊接成剛性體，拉桿軸可以在刀座與封板的內孔中自由滑動。拉桿軸與連桿，連桿與旋轉體通過銷軸連接，旋轉體與刀座通過定位軸、軸套進行連接。各連接件之間均采用滑動配合。
　　為避免在車削內球面過程中，連桿機構出現死點，在組裝專用刀具時應將旋轉體向前偏斜一個角度。
　　
　　加工方法
　　
　　工件焊接后進行消除內應力處理。經粗車內孔、外圓后，在工件兩端法蘭上建立找正基準。為解決工件剛性差的問題，避免裝夾變形，工件通過定位工裝和中心架進行固定。
　　
　　用卡盤將定位工裝卡住，按工件法蘭外圓配車定位止口后，利用止口定位將工件用螺栓固定在定位工裝內，并用兩個中心架支承工件。
　　
　　將專用刀具裝在刀桿安裝座內，利用刀桿安裝座的開口槽將專用刀具固定。并將刀桿安裝座固定在車床的刀架上。連接座固定在尾座軸的端面上，拉桿軸通過定位銷與連接座鉸接。
　　
　　車削內球面時，轉動車床尾座的操作手柄，利用尾座套筒的軸向運動，通過固定在尾座套筒上的連接座使拉桿軸沿軸向移動，拉桿軸推動連桿，連桿帶動旋轉體上的車刀繞定位軸轉動，從而完成車削深孔內球面。加工示意見圖3。
　　
　　1.機床主軸箱2.三爪卡盤3.定位工裝4.固定螺栓5.工件6.專用刀具
　　7.中心架8.刀桿安裝座9.機床刀架10.鏈接座11.尾座套筒12.機床尾座
　　圖3加工示意圖
　　
　　車削時，在工件孔口進行對刀，可以控制內孔及內球面的尺寸。深度尺寸是通過測量內深并用車床大拖板的刻度值來進行控制。
　　
　　冷卻潤滑液采用硫化切削液。冷卻液的輸送管通過刀桿并固定在刀座上，使冷卻潤滑液直接從刀座噴向車刀，并將切屑從工件內孔沖出。
　　
　　為避免切屑成帶狀纏繞在車刀上，拉傷孔壁，根據精車時的切削用量在車刀上磨出合適的斷屑槽，控制斷屑效果。
　　
　　精車時刀片材料選用YW1，主軸速度20r/min，進給量0.15mm/r，吃刀深度0.25mm。要保持車刀鋒利，增強刀頭的強度，改善散熱條件，減小摩擦和由此而引起的加工硬化趨勢，車刀還應具有合理的切削角度。
　　
　　加工時隨時觀察切屑的形狀和顏色，注意排屑的情況，以及加工時刀具在深孔中發(fā)出的聲響，用手觸摸刀桿觀察其振動情況。如出現反常現象，應立即進行檢查，并采取措施予以解決。
　　
　　結論
　　
　　在普通車床上通過專用刀具，實現了深孔內球面的車削。不僅生產效率高，加工成本降低，而且加工質量可以得到保證。
　　
　　加工深孔內球面的專用刀具結構簡單，使用方便，加工尺寸可以調節(jié)，適用范圍較大。可為解決類似問題提供參考。
　　

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