當(dāng)我們談?wù)摰毒邷p振時(shí)，我們?cè)谡務(wù)撌裁?？：減振刀桿在車削中的應(yīng)用

■江蘇金通靈流體機(jī)械科技股份有限公司 陳建賓 朱建春

我公司主要生產(chǎn)離心式壓縮機(jī)系列產(chǎn)品，葉輪是整個(gè)壓縮機(jī)的核心部件之一（見圖1）。隨著公司產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不斷更新，葉輪大長徑比的中心孔高精度加工已變得越來越普遍，隨之而來的加工難題也不斷涌現(xiàn)：

（1）公差要求不得保證：車削過程中刀桿變形導(dǎo)致孔成圓錐形（外大內(nèi)小）。

（2）表面粗糙度要求不能達(dá)到：車削過程中由于切削力的不均勻影響刀桿往復(fù)振動(dòng)，導(dǎo)致工件表面質(zhì)量很差。

（3）加工效率低、刀片消耗大：由于刀桿剛性差，使得背吃刀量減小，進(jìn)而帶來刀具磨損加大。

以上幾個(gè)難點(diǎn)是大倍徑深孔車加工的“通病”。如何有效解決以上難題成為公司工藝部門研究的重要課題。為了能準(zhǔn)確掌握刀具振動(dòng)的原因，我們對(duì)內(nèi)孔車削切削力進(jìn)行了分析：

切削力產(chǎn)生的現(xiàn)象：如圖2所示，切向切削力Ft迫使刀具向下，離開中心線，導(dǎo)致后角減??；徑向切削力Fr改變了背吃刀量和切屑厚度，導(dǎo)致尺寸超差和產(chǎn)生振動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)；軸向分量（進(jìn)給力Fa）指向刀具進(jìn)給的方向。

圖 1

影響切削力的主要因素：主偏角、刀片的圓角與槽形、背吃刀量ap、刀桿的強(qiáng)度。主偏角、刀片的圓角與槽形與振動(dòng)的關(guān)系如圖3所示，切深ap與刀具變形的關(guān)系如圖4所示。

圖 2

圖3 主偏角、刀片的圓角與槽形與振動(dòng)的關(guān)系

早期初步解決精車內(nèi)孔的方案：我們選用接近90的主偏角刀具，刀片為三角形，刀尖圓角R0.2或R0.4，刃口正前角，背吃刀量盡量稍微大于刀尖圓角。

效果：比原來車削效果要好一些，主要表現(xiàn)在表面質(zhì)量方面有所提高，但是孔的錐度并未消除，并且穩(wěn)定性差。

初期方案的制定與實(shí)施并未能根本解決其現(xiàn)狀，繼續(xù)深入探討此課題仍是我們當(dāng)前的任務(wù)。回顧初期方案，發(fā)現(xiàn)我們?cè)谇懊娴母倪M(jìn)措施中沒有重點(diǎn)考慮刀桿強(qiáng)度在車削中的重要性，對(duì)刀桿特性的認(rèn)識(shí)不足。所以我們查詢刀具資料并與刀具廠商技術(shù)人員進(jìn)行交流，如何正確選擇及使用刀桿。在技術(shù)資料中提到不同材質(zhì)、不同懸伸、不同直徑、不同裝夾方式都會(huì)導(dǎo)致刀桿變形不一致。圖5是山特維克可樂滿總結(jié)的切削的長徑比：鋼制刀桿最大4倍直徑，硬質(zhì)合金刀桿最大6倍直徑，短防振刀桿最大7倍直徑，長防振刀桿最大10倍直徑，硬質(zhì)合金增強(qiáng)型防振鏜桿最大14倍直徑。圖6是刀桿裝夾方式。

根據(jù)圖5的列表與葉輪孔徑、長度，我們選擇了一款12mm減振硬質(zhì)合金刀桿（F12Q-STFCR 09-R 切削長徑比為10倍徑）與Easy Fix夾套在葉輪中心孔上（17mm深為102mm與17.5mm深為82mm）進(jìn)行試切。

試切結(jié)果：如圖7所示，葉輪中心孔表面粗糙度值Ra＜1.6m、孔的錐度為0.005mm、切削效率為原來的3倍，加工精度已符合產(chǎn)品精度要求。我們又同樣加工了10只葉輪記錄其數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)無明顯變化，說明其穩(wěn)定性高。

目前我公司車加工孔徑在13～42mm、長徑比在7～12的技術(shù)比較成熟，已購置山特維克可樂滿多款長防振刀桿和硬質(zhì)合金增強(qiáng)型防振鏜桿。

圖4 切深ap與刀具變形的關(guān)系

圖 5

圖 6

圖 7