何形状等三个关键技术,问题就迎刃而解了。
细长轴的加工比较困难,在加工时可能会产生热变形,对加工时的固定也是很困难,下面将介绍加工时的方法:
一:在车削细长轴时,可使用中心架来增加工件刚性。一般车削细长轴使用中心架的方法有:
1、中心架直接支承在工件中间 当工件可以分段车削时,中心架支承在工件中间, 这样支承,L/d值减少了一半,细长轴车削时的刚性可增加好几倍。在工件装上中心架之前,必须在毛坯中部车出一段支承中心架支承爪的沟槽,表面粗糙度及圆柱度误差要小,否则会影响工件的精度。车削时,中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油。为了使支承爪与工件保持良好的接触,也可以在中心架支承爪与工件之间加一层砂布或研磨剂,进行研磨抱合。
2、用过渡套筒支承车细长轴用上述方法车削支承承中心架的沟槽是比较困难的。为了解决这个问题,可加用过渡套筒的处表面接触,过渡套筒的两端各装有四个螺钉,用这些螺钉夹住毛坯工件,并调整套筒外圆的轴线与主轴旋转轴线相重合,即可车削。 二:使用跟刀架支承车细长轴
跟刀架固定在床鞍上,一般有两个支承爪,跟刀架可以跟随车刀移动,抵消径向切削时可以增加工件的刚度,减少变形。从而提高细长轴的形状精度和减小表面粗糙度。从跟刀架的设计原理来看,只需两只支承爪就可以了因车刀给工件的切削抗力F`r,使工件贴住在跟刀架的两个支承爪上。但是实际使用时,工件本身有一个向下重力,以及工件不可避免的弯曲,因此,当车削时,工件往往因离心力瞬时离开支承爪、接触支承爪而产生振动。如果采用三只支承爪的跟刀架支承工件一面由车刀抵住,使工件上下、左右都不能移动,车削时稳定,不易产生振动。因此车细找轴时一个非常关键的问题是要应用三个爪跟刀架。
三:减少工件的热变形主要可采取以下措施:
1、使用弹性回转顶尖 用弹性回转顶尖加工细长轴,可有较地补偿工件的热变形伸长,工件不易弯曲,车削可顺利进行。
2、加注充分的切削液 车削细长轴时,不论是低速切削还是高速切削,为了减少工件的温升而引起热变形,必须加注切液充分冷却。使用切削液还可以防止跟刀架支承爪拉毛工件,提高刀具的使用寿命和工件的加工质量。 3、刀具保持锐利 以减少车刀与工件的摩擦发热。 四:合理选择车刀几何形状
车削细长轴时,由于工件刚性差,车刀的几何形状对工件的振动有明显的影响。选择时主要考虑以下几点:
1、由于细长轴刚生差,为减少细长轴弯曲,要求径向切削力越小越好,而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素,在不影响刀具强度情况下,应尽量增大车刀主偏角。
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车刀的主偏角取kr=80°~93°。
2、为减少切削烟力和切削热,应该选择较大的前角,取r0=15°~30°。 3、车刀前面应该磨有R11.5~3的断屑槽,使切削顺利卷曲折断。
4、选择正刃倾角,取入=3°使切削屑流向待加工表面,并使卷屑效果良好。 5、切削刃表面粗糙度要求在Ra0.4以下,并要经常保持锋利。
6、为了减少径向切削力,应选择较小的刀尖圆弧半径(re<0.3mm)。倒棱的宽度也应选得较小,取倒棱宽br1=0.5f。 五:车削细长轴的车刀 1、刀片材料为YT15硬质合金。
2、切削用量:粗车时,切削速度vc=50~60m/min;进给量f=0..3~0.4mm/r;切削 深度ap=1.5~2mm。精车时,切削速度vc=60~100m/min;进给量 f=0.08~0.12mm/r ;切削深度ap=0.5~1mm.。 3、采用乳化液作切削液。
4、适用范围:适用于车削光杠、丝杆等细长轴。 4:钻模板以及钻套的设计 4.1钻模板的设计
钻模板结构形式的选择:在设计钻模板的结构时,主要要根据工件的外形大小、加工部位、结构特点和生产规模以及机床类型等条件而定。要求所设计的钻模板结构简单、使用方便、制造容易。
常见的钻模板有固定式、铰链式、可卸式、悬挂式等四种结构形式
1)固定式钻模板 固定式钻模板与夹具是固定连接的可以与夹具体做成一体,也可以用螺钉将它与夹具体相连接。采用这种钻模板钻孔,位置精确度较高。
2)铰链式钻模板 铰链式钻模板与夹具体通过铰链连接。1.翻转。装卸工件时,将钻模板往上翻;加工时将钻模板往下翻,并用菱形夹紧螺钉。2.固紧。采用铰链式钻模板,工件可以在夹具上方装入,装卸工件方便;但翻转钻模板费工费时,效率较低,且钻模板位置精度受铰链间隙影响,钻孔位置精度不高;它主要用于生产规模不大、钻孔精度要求不高的场合。
3)悬挂式钻模板 悬挂式钻模板是与机床主轴箱连接的,悬挂式钻模板通常用在多轴传动头加工平行孔系时采用,生产效率高,适于在大批量生产中应用。
钻模板上安装钻套的底孔与定位元件间的位置精度直接影响工件孔的位置精度,因此至关重要。在上述各钻模板结构中,以固定式钻模板钻套底孔的位置精度最高,而以悬挂式钻模板钻套底孔的位置精度为最低。杠杆臂的夹具属于专用夹具,进行小批量生产,考虑到夹具的加工成本,所以选择固定式钻模板。为了减少成本又可以进行装卸,我将通过螺钉将它与夹具体固定(如图4.1所示)。固定钻模板与夹具体,我选择国标零件圆锥销14(6X30)和螺钉9(M8X25)。
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在保证钻模板有足够刚度的前提下,要尽量减轻其重量。在生产中,钻模板的厚度往往按钻套的高度来确定,一般在10~30mm之间。如果钻套较长,可将钻模板局部加厚。此外,钻模板一般不宜承受夹紧力。因为钻模板13的钻套在顶部,所以将钻模板13的厚度设计为21mm。因为钻模板4的钻套位于靠右端,所以讲钻模板4厚度定位17mm。
钻模板材料的选择:钻模板在满足刚性要求的情况下减轻其重量,所以对材料的选择进行了对比。45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高易切削加工,模具中常用来做45号钢管模板,梢子,导柱等。45号钢广泛的应用于机械制造行业,二它的机械性能要求完全满足钻模板的要求,所以选择45号钢作为钻模板的材料。 钻模板13 夹具体8 圆锥销14 螺钉9
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螺钉9 圆锥销14 钻模板4 夹具体8
图4.1钻模板与夹具体的固定
4.2钻套的设计 钻套结构形式的选择:
钻套的作用是确定钻头,铰刀等刀具的轴线位置,防止刀具在加工过程中发生偏斜。根据使用二点,钻套可分为固定式,可换式,快换式等多种结构形式
1)固定钻套 固定钻套直接被压在钻模板上,其位置精度要求较高,但磨损后不易更换,钻模板较薄时,为使钻套具有足够的引导长度,应采用有肩钻套。 2)可换钻套 在成批生产、大量生产中,为便于更换钻套,采用可换钻套
3)快换钻套 在工件的一次装夹中,若顺序进行钻孔、扩孔、铰孔或攻丝等多个工步加工,需要不同孔径的钻套来引导刀具,此时应使用快换钻套。更换钻套时,只需逆时针转动钻套使削边平面转至螺钉位置,即可向上快速取出钻套。 4)专用钻套 在一些特殊场合,可以根据具体要求自行设计钻套
跟据钻套的选择原则,杠杆臂的加工属于小批量生产,所以选择固定钻套。又因为右端垂直孔孔径大,钻模板薄,应采用有肩钻套(如图4.2所示)
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