用大車(chē)床車(chē)削長(zhǎng)、薄、大直徑內(nèi)筒零件保證互相形位公差的研究

張斌（廣東省肇慶市四會(huì)中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，廣東肇慶526200）

用大車(chē)床車(chē)削長(zhǎng)、薄、大直徑內(nèi)筒零件保證互相形位公差的研究

張斌
（廣東省肇慶市四會(huì)中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，廣東肇慶526200）

在用C6180A大車(chē)床車(chē)削長(zhǎng)、薄、大直徑內(nèi)筒零件時(shí)，出現(xiàn)了多個(gè)外、內(nèi)徑尺寸的互相形位公差，難以達(dá)到圖樣的技術(shù)要求，在分析原因后，通過(guò)改進(jìn)定位工裝、修改工藝方案后，使零件達(dá)到了圖樣要求，解決了生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。

長(zhǎng)、薄、大內(nèi)筒零件；車(chē)削；形位公差；保證

筆者在用大車(chē)床車(chē)削長(zhǎng)、薄、大直徑內(nèi)筒零件時(shí)，有多個(gè)外、內(nèi)徑尺寸相互間的同軸度、垂直度位置公差難以達(dá)到圖樣的技術(shù)要求，這種特殊的零件，在加工過(guò)程中，當(dāng)夾緊定位、加工工藝選擇不合理時(shí)，容易使工件變形和振動(dòng)，很難保證零件的加工精度。在加工過(guò)程中稍不注意，極易產(chǎn)生不合格品甚至廢品，因此有必要對(duì)其形位公差的保證進(jìn)行研究，以保證零件合格，提高經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)效率。

1　分析圖1　所示內(nèi)筒件產(chǎn)品圖樣，主要技術(shù)、精度要求分析如下

以上多個(gè)外、內(nèi)徑尺寸都為互相形位公差，形位公差較嚴(yán)格，配合要求高，加工難度較大。

（4）該內(nèi)筒屬于薄壁零件（零件直徑與零件壁厚之比大于15），此類(lèi)零件剛性差、易變形、切削過(guò)程中容易振動(dòng)影響加工精度。因此，要考慮：①選擇合理的夾緊定位方案，使夾緊力盡量均勻，減少變形和振動(dòng)以及定位誤差，避免零件加工超差；②選擇合理的切削參數(shù)、刀具幾何參數(shù)來(lái)減少切削力，使工件減少或消除局部變形。

圖1　內(nèi)筒零件圖

2　結(jié)合現(xiàn)有條件，選擇設(shè)備、合理的切削參數(shù)、刀具幾何參數(shù)

（1）選普通車(chē)床：大車(chē)床C6180A：由于此內(nèi)筒件的最大直徑達(dá)到了?420mm，總長(zhǎng)度為686mm。直徑較大，必需選用大車(chē)床C6180A進(jìn)行加工，才能滿(mǎn)足回轉(zhuǎn)直徑的要求。在精加工時(shí)，車(chē)床的轉(zhuǎn)速選600r/min，較高的主軸轉(zhuǎn)速不僅有助于減少切削力，還可以減少切削熱對(duì)工件的影響。吃刀深度為t=0.5～1mm，減少切深可以減少切削時(shí)的吃刀力，能夠有效減少工件變形。

（2）精車(chē)時(shí)，采用橫刃精車(chē)刀，刀具材料選用YT15或YW2硬質(zhì)合金，刃口要鋒利，車(chē)刀的前刀面，后刀面及刀尖圓弧用油石研磨。精車(chē)刀幾何參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　精車(chē)刀幾何參數(shù)形狀選用值

較大的主偏角、稍大的前角、較小的刀尖圓弧半徑，有助于減少吃刀力。這些參數(shù)都是根據(jù)工件加工要求進(jìn)行摸索總結(jié)出來(lái)的，可以實(shí)現(xiàn)理想的加工效果[2]。

3　第一次加工工藝方案的實(shí)施

整個(gè)加工工藝流程分解為：焊接前加工工藝、焊接后加工工藝。

3.1焊接前加工[3]

（1）法蘭粗車(chē)加工

①用四爪卡盤(pán)夾緊法蘭外圓厚度1/3處，進(jìn)行車(chē)削一端面、外圓?420、法蘭內(nèi)孔?195+2+1.5（留2mm余量）。

②調(diào)頭：用四爪卡盤(pán)擴(kuò)緊內(nèi)孔?195處，用百分表校正外圓及平面，車(chē)削另一端面及外圓和切?268×?242×10的槽，外倒3×45°角、內(nèi)倒2×450角，如圖2所示。

（2）管粗車(chē)加工

用四爪卡盤(pán)夾緊管一端校正，另一端尾座用了為加工此零件，筆者自制的活動(dòng)三爪卡盤(pán)擴(kuò)緊內(nèi)孔心軸，如圖3所示，進(jìn)行端面車(chē)削，加工完成后，與法蘭上?268×?242×12的槽配合進(jìn)行焊接加工。

圖2　?268×?242×10的槽

3.2焊接后加工

（1）用四爪卡盤(pán)夾緊法蘭外圓?420的2/3處，用百分表校正外圓。另一端尾座用活動(dòng)三爪卡盤(pán)擴(kuò)緊管內(nèi)孔定位。

（3）因?yàn)閮?nèi)筒的總長(zhǎng)度達(dá)到686mm，工件較長(zhǎng)。為防止車(chē)削時(shí)震動(dòng)過(guò)大，所以，用加裝中心架支承外圓靠右大約100mm處，進(jìn)行粗、精車(chē)削：

1）粗車(chē)：①車(chē)削?242深孔和倒R3的圓弧和端面，保證長(zhǎng)度為660mm；②車(chē)削?250、?244的內(nèi)孔，長(zhǎng)度分別為95 mm，75 mm及1.5°的錐度；③車(chē)削?195的光圓（留1 mm余量精車(chē)）。

2）精車(chē)：一端用尾座活動(dòng)三爪卡盤(pán)擴(kuò)緊內(nèi)孔，對(duì)內(nèi)孔?250進(jìn)行定中，卸下中心架，車(chē)削外圓?268、法蘭與管焊接處的法蘭端面，保證筒內(nèi)端面長(zhǎng)度為664 mm（注：26為法蘭內(nèi)厚，22為法蘭外厚，筒內(nèi)端面長(zhǎng)為：660+（26-22）=664mm）。

3.3調(diào)頭精車(chē)法蘭各部位

（1）用四爪卡盤(pán)夾緊一端外圓?268處，用百分表校正外圓。另一端用中心架支承外圓?268靠近法蘭處。

圖3　活動(dòng)三爪卡盤(pán)

（2）車(chē)削內(nèi)孔?195，倒R2.5的圓弧、3×45°的角。

（3）車(chē)切槽距直徑為?300±0.1、10.5+0.1×6+0.1（槽寬×槽深）的密封槽，一刀成型。

（4）精車(chē)?420的外圓和法蘭端面厚度至22mm，去毛刺。

4　按第一次加工工藝方案加工完成后，內(nèi)筒三座標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

圖4　1.5°錐度定位心軸

5　對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析研究

（1）主要是調(diào)頭和使用中心架次數(shù)多、震動(dòng)大、產(chǎn)生累積誤差。

一稿多投是一篇文章同時(shí)往多個(gè)期刊投稿，造成兩個(gè)或多個(gè)期刊同時(shí)發(fā)表一篇同樣的文章，是一種惡劣的行為。其變種是，將題目和內(nèi)容作了極少的修改，發(fā)表在不同的期刊，該行為也屬一稿多投的范疇。

（2）一次車(chē)切完成對(duì)?300± 0.1、10.5+0.1×6+0.1密封槽的加工，產(chǎn)生震動(dòng)誤差。

6　定位軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了提高零件在加工過(guò)程中的穩(wěn)定性。減少震動(dòng)、定位誤差的產(chǎn)生，設(shè)計(jì)了1.5°錐度定位心軸、法蘭內(nèi)定位軸，機(jī)加工完成。如圖4、5所示。

圖5　法蘭內(nèi)定位軸

7　第二次加工工藝方案的實(shí)施

在第二次加工工藝方案中，改進(jìn)了定位工裝、加工工藝方案[4]：在第一次的加工工藝方案中，將焊接后，在精車(chē)外圓?268時(shí)，用了尾座活動(dòng)三爪卡盤(pán)擴(kuò)漲內(nèi)孔，現(xiàn)改用1.5°錐度定位心軸。尾座用活動(dòng)頂針頂緊錐度定位心軸中心孔，使用安裝如圖6所示，卸下中心架，精車(chē)削外圓?268，法蘭與管焊接處的法蘭端面，保證筒內(nèi)端面長(zhǎng)度為664mm。

圖6　1.5°錐度定位心軸使用安裝圖

調(diào)頭精車(chē)法蘭各部位

①用四爪卡盤(pán)夾緊1.5°錐度定位心軸，用百分表校圓和校直上母線水平，誤差不得超差0.01mm，定位心軸套入零件。

②裝上中心架，支承在外圓?268靠近法蘭處，進(jìn)行精車(chē)內(nèi)孔?195、倒R2.5的圓弧和3×45°的角。

③進(jìn)行切削法蘭端面，使外厚度為22.5mm，粗切：槽距直徑為?300±0.1、10.5+0.1×6+0.1的密封槽，留余量0.5mm進(jìn)行精車(chē)。

④松開(kāi)中心架：用法蘭內(nèi)定位軸、1.5°錐度定位心軸進(jìn)行定位，尾座用活動(dòng)頂針頂緊定位軸中心孔，使用安裝如圖7所示，分層的小吃刀、小進(jìn)給精車(chē)槽距直徑為?300±0.1、10.5+0.1×6+0.1的密封槽[5]，再精車(chē)法蘭端面至厚度為22mm。并保證與?268的軸心線垂直度小于0.1mm。

⑤去毛刺，拋光中心架位置，使表面粗糙度達(dá)到1.6μm。

8　按第二次加工工藝方案加工完成后，內(nèi)筒三座標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

圖7　1.5°錐度定位心軸、法蘭內(nèi)定位軸使用安裝圖

表1　第一、二次加工工藝方案，內(nèi)筒三座標(biāo)檢測(cè)評(píng)定結(jié)果對(duì)比表

9　結(jié)束語(yǔ)

這種長(zhǎng)、薄、大直徑的零件，在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)經(jīng)常碰到，文中對(duì)該零件的主要技術(shù)、精度要求進(jìn)行了詳細(xì)的分析，通過(guò)改進(jìn)定位工裝、工藝方案。從而保證了互相形位公差，達(dá)到了理想的加工效果，為同類(lèi)零件的加工提供了可借鑒的案例。

［1］肖利，孫朝海.薄壁零件的加工技術(shù)研究［J］.機(jī)床與液壓，2014，20（42）：27-30.

［2］宋育紅.薄壁零件的變形分析和加工精度控制［J］.機(jī)床與液壓，2014，14（42）：194-196.

［3］《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》修訂組.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)［M］.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1987.

［4］王先逵.機(jī)械加工工藝手冊(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［5］周哲波，姜志明.機(jī)械制造工藝學(xué)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2012.

(編輯：向飛)

Ensuring the Shape and Position Tolerance for Large Lathe Turning the Long，Thin，Large Diameter Inner Tube Parts

ZHANG Bin
（Guangdong Zhaoqing SihuiSecondary Specialized School，Zhaoqing526200，China）

In C6180A large lathe turning long，thin，large diameter inner tube part，the emergence ofmutual tolerance of form and position a plurality of inner diameter，it is difficult to achieve the requirements of drawings.After analyzing the causes，by improving the positioning fixture，modifying the processscheme，the components meet the design requirements，and actual problems in production are solved.

long，thin，large inner cylinder parts；turning；form and position tolerance；guarantee

TG506

A

1009－9492(2015)06－0096－05

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.025

2014－10－15

張斌，男，1974年生，廣東興寧人，大學(xué)本科。研究領(lǐng)域：機(jī)電一體化。已發(fā)表論文4篇。