北京嘉沐数控科技有限公司

数控车床中刀具的选择及细长轴工件如何加工

普及型数控车床作为当前较为广泛使用的加工设备,其具有加工性能稳定、精度高、自动化程度高的特点,其在加工

过程中完全由数控系统程序控制,大大降低了劳动强度且具有零件加工的一致性好、稳定性高等特点。由于具备此特

点,所以当前倍受广大的客户所青睐,其最终也必将取代普通车床和经济型数控车床。

但是细长轴、薄壁套一直是机械加工中的难题,其加工的工艺性之差多年来始终困扰着机加行业,有些长径比达到

1:30。此类轴刚性极差,在加工过程中容易产生震动和弯曲,车削时经常出现翘曲、锥度过大、凸肚、螺纹节等现

象,使工件不能获得预期的精度和表面粗糙度而报废。在国内一般都采用普通车床配置跟刀架、白钢手磨大前角车刀

及低速加工完成,但是效率较低而且加工质量不稳定。

此次客户购买我厂的HTC3297机床加工此类零件,但是没有数控及细长轴加工经验由我厂组织进行攻关调试零件加

工。现场为了解决加工过程中震刀及保证共建精度问题,我们主要从切削力、刀具并根据刀具的特点选择相应的切削

方法等方面入手,调研了国内其他企业的加工情况但是不容乐观。

1顶紧力考虑

我们首先从顶紧力入手,防止工件因顶紧力过大造成的工件静态弯曲,多数普及型卧式数控车床配置的液压尾座均有

套筒锁紧功能,在加工细长轴时因为顶尖顶紧工件后,顶尖外锥面与工件中心孔内锥面接触较好,套筒锁紧会造成尾

座套筒在锁紧机构的作用下停止了轴向微量位移,在车削过程中由于切削力和受热膨胀而引起的工件变形造成尾座芯

不能相应退回而得不到补偿,进而会引起工件的顶尖孔与顶尖面接触不良导致严重的加工振动,经过多次试验我们决

定取消应在加工过程中取消套筒锁紧功能,经调试我们把压力控制在0.5bar,转速1800r/min比较稳定。

但是使用普通涂层刀具、手磨刀具进行试验,在离尾座100mm左右发生抖动,而无法继续加工完成零件。

2刀具的改进

在传统的普通车床上加工细长轴时,一般都采用跟刀架及手磨刃白钢刀,但是跟刀是手动结构,在车削一段长度后T

人让调整跟刀架车削外圆,而且普通车床的转速较低,以致造成了车削的效率低下无法满足大批量的加工;但是数控

车配置普通涂层刀片使用刀尖切削此类工件,在高速状态下加工,工件发生抖动无法进刀加工工件,尤其长径比大于

1:15以上的轴类零件。

而这次刀具的改进,为了保存跟刀架及手磨刀片的优势,我们把刀尖的中心高垫高2mm,使用刀片的切削刃加工,靠

刀具的后刀面压住工件,防止工件在受力和高速状态下抖动,以达到跟刀架的效果。其次,我们把刀具的前角按常用

的手磨刀片处理,前角达到15°,切削刃不再涂层以增加刀片的切割性能,使切削零件受力在满足性能情况下减到最

小。

简单改装后结构图如下:

3实验

要求及准备:

1)数控机床:HTC3297;

2)工件装夹方式:标准三爪自定心卡盘、液压尾座;

3) 工件尺寸:?25*600;

4) 长径比:1:24;

5) 工件加工后中间允许跳动:0.05mm;

6)

粗糙度:Ra3.2;

7) 加工节拍:140秒/件(含辅助时间);

8)工件材质:45#;调质回火硬度HB280;

9)毛坯准备:打两端中心孔并套车卡持端30mm。

4工艺参数

1) 工件加工分粗、精二次;粗加工主轴转数1800rpm;进给量0.4mm/r;精加工主轴转数1700rpm;进给量

0.2mm/r;

2)液压尾座压力:0.5bar。

5实际加工结果

1)加工节拍:120秒/件;

2)粗糙度:Ra3.2;且无震纹;

3) 工件加工后中间允许跳动:0.03mm。

6结论

经过我厂的攻关,在机床的顶紧力及刀具上做一些改进后满足了用户对零件的要求;并通过此次在客户的实际加工情

况证明卧式数控车床加工细长轴类零件已不是难题,且取得了非常好的效果;充分发挥出了数控机床的高精度、高可

靠性、高效率及一致性的特点,并为今后同类零件的加工提供了依据和基础。

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