■長(zhǎng)治清華機(jī)械廠(chǎng) （山西 046012） 萬(wàn) 慶 李曉波

快速接頭閥套以車(chē)代磨技術(shù)

■長(zhǎng)治清華機(jī)械廠(chǎng) （山西 046012） 萬(wàn) 慶 李曉波

摘要：從工藝、工裝夾具、刀具及工藝參數(shù)等幾方面介紹了快速接頭“以車(chē)代磨”技術(shù)的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了加工工藝，改善了零件的加工質(zhì)量，提高了加工效率。

1. 以車(chē)代磨技術(shù)現(xiàn)狀

車(chē)削加工是機(jī)械制造行業(yè)中最基本、最廣泛的一種工藝方法。隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控―組合機(jī)床系統(tǒng)剛性及精度的提高，各種新型刀具材料在車(chē)削行業(yè)的不斷運(yùn)用，使得車(chē)削替代磨削成為可能，同時(shí)在生產(chǎn)實(shí)踐中取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，現(xiàn)在已成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。

所謂“以車(chē)代磨”，就是在工件加工過(guò)程中，以精車(chē)加工代替磨削加工，保證工件尺寸精度、形位精度及表面粗糙度的方法。

以車(chē)代磨加工方法與傳統(tǒng)的先車(chē)后磨加工方法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①車(chē)削具有比磨削更高的加工效率，其金屬切除率通常是磨削加工的3～4倍，而所消耗能量?jī)H為磨削加工的1/5。②車(chē)削可獲得良好的加工精度，避免磨削加工帶來(lái)的表面燒傷及裂紋。③一次裝夾使精度和生產(chǎn)安全性明顯提高。④車(chē)削加工是潔凈加工，多數(shù)情況下加工過(guò)程中無(wú)須切削液。一方面避免“驟冷”帶給刀具壽命及表面質(zhì)量的影響，另一方面降低廢液處理造成的成本浪費(fèi)。⑤能夠滿(mǎn)足和適應(yīng)柔性化生產(chǎn)的需求。

隨著數(shù)控技術(shù)的深入，組合機(jī)床在機(jī)械制造行業(yè)的深入推廣，車(chē)削代替磨削成為機(jī)械制造行業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)。但由于生產(chǎn)企業(yè)、操作者的認(rèn)識(shí)不足，普遍還是在粗加工時(shí)采用車(chē)削工序，精加工時(shí)采用磨削工序的方法，尤其是高硬度材料的加工。另一方面，車(chē)削替代磨削加工的理論研究不足，操作規(guī)范不足以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐，加工時(shí)切削參數(shù)、刀具材料的選擇全憑借操作工人的經(jīng)驗(yàn)，易導(dǎo)致加工過(guò)程中的盲區(qū)。

2. 快速接頭閥套以車(chē)代磨工藝改進(jìn)

快速接頭閥套如圖1所示，圖2為其立體圖。

圖1

圖2

快速接頭閥套熱處理后，最終保證尺寸精度和形位精度采用的加工工序?yàn)榫ズ笤倬?chē)。

按此工藝流程，在精加工過(guò)程中，需要使用磨床和車(chē)床兩種設(shè)備，進(jìn)行多次裝夾才能夠?qū)崿F(xiàn)零件尺寸精度及位置精度要求，實(shí)際操作中存在如下缺點(diǎn)：為保證各外圓、內(nèi)孔相對(duì)基準(zhǔn)孔φ18H8的同軸度要求，在進(jìn)行磨削工序時(shí)以外圓為基準(zhǔn)進(jìn)行找正，精磨φ18H8內(nèi)孔；同時(shí)以精磨內(nèi)孔配制心軸，再以心軸定位，精磨各外圓尺寸，以保證圖樣要求。按原工藝流程，靠磨削來(lái)保證零件的尺寸及形狀公差要求，很大程度取決于半精加工裝夾定位的精度，如裝夾不當(dāng)，勢(shì)必造成后續(xù)磨削工序的偏磨或無(wú)法找正等缺陷；另一方面，磨削無(wú)法加工的表面，還需最后精車(chē)工序完成，工件多次裝夾重復(fù)定位而影響加工精度。

由于原加工工藝有以上缺點(diǎn)，所以決定使用“以車(chē)代磨”，使用精車(chē)一道工序代替最后的精磨和精車(chē)工序，以減少工件裝夾次數(shù)，提高工件加工精度。

3.“以車(chē)代磨”加工工藝

（1）加工設(shè)備及工藝裝備：采用數(shù)控加工設(shè)備，設(shè)計(jì)加工如圖3所示定位套工裝。

以定位套外圓找正，其端面靠齊自定心卡盤(pán)，實(shí)現(xiàn)工裝的徑向、軸向定位。加工時(shí)依靠工件螺紋的旋合及端面對(duì)正來(lái)實(shí)現(xiàn)精確定位。一次裝夾車(chē)削左端面及外圓φ34.6f7，換刀具同時(shí)加工φ28H8、φ24.82和φ22H8三個(gè)內(nèi)孔尺寸及60°錐度，這樣既保證零件加工精度，又滿(mǎn)足位置公差要求。使用車(chē)削技術(shù)替代磨削技術(shù)，減少了工序間的轉(zhuǎn)換，提高了生產(chǎn)效率；同時(shí)車(chē)削加工能有效避免磨削造成的表面燒傷，獲得良好的表面質(zhì)量。

（2）刀具材料選用：工件材料為4Cr13，屬馬氏體類(lèi)型不銹鋼，熱處理要求48～52HRC，因此選擇TIACN刀具。該刀具有極好的高溫硬度，沖擊強(qiáng)度和抗破碎性能較好，與普通硬質(zhì)合金刀具相比，其切削速度可提高一個(gè)數(shù)量級(jí)；由于外圓均布10個(gè)φ4.9mm內(nèi)孔在精車(chē)之前加工，將會(huì)導(dǎo)致精車(chē)外圓時(shí)切削的不連續(xù)性，容易使刀具崩刃，但該刀具能夠在繼續(xù)切削過(guò)程中保持定位不變，因此能夠控制外圓表面的加工質(zhì)量。

（3）工藝系統(tǒng)要求：由于材料淬火硬度要求較高，在車(chē)削過(guò)程中產(chǎn)生的切削力將增加50%以上，切削所需功率也會(huì)增加2倍左右，對(duì)機(jī)床系統(tǒng)的剛性提出了更高要求。為保證精車(chē)后表面質(zhì)量和磨削之后的表面質(zhì)量一致，所用機(jī)床主軸的徑向和軸向振動(dòng)必須保持在2mm以?xún)?nèi)，且良好的溫度補(bǔ)償性能必不可少，同時(shí)還必須避免加工過(guò)程中的“陡動(dòng)”效應(yīng)。

圖3

（4）切削參數(shù)選擇：工件材料硬度越高，其切削速度應(yīng)越小。但切削速度減少，切削過(guò)程中產(chǎn)生的切削熱會(huì)集中在切削部位，增加工件的熱變形，因此切削速度不易過(guò)小。而半精加工后外圓表面留下的加工余量?jī)H為0.2mm，加工表面粗糙度值要求為Ra=3.2mm。為減少零件加工變形，提高加工表面質(zhì)量，同時(shí)兼顧加工精度和生產(chǎn)效率的要求，進(jìn)給量選擇在0.03～0.07mm/r的范圍，切削速度的范圍選擇在20 ～70m/min。

鏜削內(nèi)孔時(shí)，切削壓力大，會(huì)增加鏜刀桿的扭力和切向力。為避免振動(dòng)及變形，采用小刀尖半徑。同時(shí)減小切削深度和進(jìn)給量。

4. 結(jié)語(yǔ)

車(chē)削的優(yōu)勢(shì)在于其靈活性和加工速度的快捷性，而磨削的優(yōu)勢(shì)是其加工的精準(zhǔn)性。能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，并將兩者有效結(jié)合，互相補(bǔ)充，將會(huì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)化大生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)；如果能夠?qū)煞N工藝綜合在組合機(jī)床上，也勢(shì)必是一種新工藝方面的嘗試。

收稿日期：（20141225）