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機械加工中的工件變形問題,是比較難以(yǐ)解決(jué)的問題。首先(xiān)必須分(fèn)析(xī)萬能滑枕銑床產生變形的原因(yīn),然後才能采取應對的措施。
01工件(jiàn)的(de)材質和結構會影響工件的變形
變形量的大小與形狀複雜程度、長寬比和壁厚大(dà)小成正(zhèng)比,與材質的剛性(xìng)和穩定性成正比。所以在設計零件時盡可能的減小這些因素對工件變形的影響。
尤其在大型零件的結構上(shàng)更應該(gāi)做到結(jié)構合理。在加工前也要對毛坯硬度、疏鬆等(děng)缺陷進行嚴(yán)格控(kòng)製,保證毛坯質量,減少其帶來的(de)工件變形。
02工件裝(zhuāng)夾時造成(chéng)的變形
工(gōng)件裝夾時,首先要選擇正確的夾緊點,然後根據夾緊點的位置選擇適當的夾(jiá)緊(jǐn)力。因此盡可能使夾緊點和支撐點一致,使夾緊力作用在支撐上,夾緊點應盡可能(néng)靠近加工麵,且選擇受力不易引起夾緊變形的位置。
當工件上有幾個方向的夾緊力作用時,要考慮夾緊力的先後順序,對於使工件與支撐接觸夾緊力(lì)應先作用,且不易太大(dà),對於平衡切(qiē)削力的主要夾(jiá)緊力,應作用在最後(hòu)。
其次要增大工(gōng)件與夾具的接觸麵積或采用軸向夾緊力。增加零件的剛性,是解決發生夾緊變形(xíng)的有效辦法,但由於薄壁類零件的形狀和(hé)結構的特點,導致其具有較低的剛性。這樣在裝夾(jiá)施力的作用下,就會產生變形。
增大工件與夾具的接觸麵(miàn)積(jī),可有效降低工件件裝夾時的變形。如在銑削(xuē)加工薄(báo)壁(bì)件時,大量使用彈性壓板,目的就是(shì)增加接觸(chù)零件的(de)受力麵積;在車削薄壁套的內徑及外圓時,無(wú)論是采用簡單的開口過渡環,還是使用彈性芯軸、整弧卡爪等,均采用的是增大工件裝夾時的接觸(chù)麵(miàn)積。這種方(fāng)法有利於承載夾緊力,從而避免(miǎn)零件的變形。采(cǎi)用軸向夾緊力,在生產中也被廣泛使用,設計製作(zuò)專用夾具(jù)可使夾緊力作用在(zài)端麵上,可以解(jiě)決由於工件(jiàn)壁薄,剛性較(jiào)差,導致(zhì)的工件彎曲變形。
03工件加工時造成的變形
工件(jiàn)在切削過程中由於受到切削力的作用,產生向著受力方向的彈性形變,就是我們常說的讓刀現象。應對此類變形在刀具上要采取(qǔ)相(xiàng)應的措施,精加工時(shí)要(yào)求(qiú)刀具鋒利,一方麵可減(jiǎn)少刀具(jù)與工件的摩擦所形(xíng)成的阻(zǔ)力,另一方麵可(kě)提(tí)高刀具切削工件時的散熱能力,從而減少工件上殘(cán)餘的內應力。
例如在銑削薄壁類零(líng)件的(de)大(dà)平麵時,使用單刃銑削法,刀具參數選取了較大的主偏角和較大的前角,目的就是為(wéi)了減少切削阻力。由於這種(zhǒng)刀具(jù)切削輕(qīng)快,減少了薄(báo)壁類零件的變形,在生產中得到(dào)廣泛的應用(yòng)。
在薄壁零件的車削中,合理的刀具角度對車削時切削力的大小,車削中產生的熱變形、工件表麵的微觀(guān)質量都是至關重要的。刀具前角大小,決定著切削變形與(yǔ)刀具前角(jiǎo)的(de)鋒利程度(dù)。前角大,切削變(biàn)形和摩擦力(lì)減小,但前角太大,會使刀具的楔角減(jiǎn)小,刀(dāo)具強(qiáng)度減弱,刀具散熱情況差(chà),磨損加快。所以,一般車削鋼件材料的薄壁零件時,用高速刀(dāo)具,前角取6°——30°,用硬質合金刀具,前角取5°——20°。
刀具(jù)的(de)後角大(dà),摩擦力小,切削力也相應減小,但後角過大也會使刀具(jù)強度減弱。在車削薄壁零件時,用高速鋼車刀,刀具後角取6°——12°,用硬質(zhì)合金刀具(jù),後角取4°——12°,精車時取較大的後角,粗車時取較小的後角。車薄壁零件的(de)內外(wài)圓時,取大的主偏角。正確(què)選擇刀具是應對(duì)工件變形的必要條件。
加工中刀具和工件摩擦產生的熱量也(yě)會使(shǐ)工件變形,因(yīn)此在很多時候(hòu)選擇高速切削加(jiā)工。在高速切削加工中,由於切屑在較短時間內被(bèi)切除,絕大部分(fèn)切削熱被切屑帶走,減少了工件的熱變形;其次,在高速加工(gōng)中(zhōng),由於(yú)切削層材料軟化部分的減少,也可減少零(líng)件加(jiā)工的變形,有利(lì)於保證零件的尺寸、形狀精度。另(lìng)外,切削(xuē)液主要用來減少(shǎo)切(qiē)削過程中的(de)摩擦和降低切削溫度。合理使(shǐ)用切削液對提高刀具的耐(nài)用度和加工表麵質量、加工精度具有重要作用。因(yīn)此(cǐ),在加(jiā)工中為防止零件變形必須合理使用充分的切削(xuē)液。
加工中采用合理的切削用量是保證零件精度的關鍵因素。在加工精度要求較高的薄壁類零件時,一般采取(qǔ)對稱加工,使(shǐ)相對的兩麵產生(shēng)的應力均衡,達到一個穩定狀態,加工後工件平整。但當某一工序(xù)采取較大的(de)吃刀量時,由於拉應力、壓應力失去平衡,工件便會產生變形。
薄壁零件車削時變形是多方麵的(de),裝夾工件時的夾緊力,切(qiē)削工件時切削(xuē)力,工件阻礙刀(dāo)具(jù)切削時產生的(de)彈性變形和塑性變形,使切削區(qū)溫度(dù)升高而產生熱變形。所以,我們要在粗加工時,背吃刀量和進給量可以取大(dà)些;精加工時(shí),刀量一般在(zài)0.2——0.5mm,進給量一般在0.1——0.2mm/r,甚至更小,切削速度6——120m/min,精車時用盡量高的切削速度,但不易過為高。合理(lǐ)選擇好切削用量,從而到達減少零件變形的目的。
04加工後應力變形
加工後,零件本身存在內應力,這些內應力分布是一種相對平衡(héng)的狀態,零件外(wài)形相對穩定,但是去除一(yī)些材料和熱處理後內應力發生變化(huà),這時工件需要重新達到力(lì)的(de)平衡(héng)所以外形就發生了變化。解決這類變形可以(yǐ)通過(guò)熱處理的方法(fǎ),把需要校(xiào)直(zhí)的工件(jiàn)疊成一定高度,采用一定工裝壓緊成平直狀態,然(rán)後把工裝和工件一起放入加(jiā)熱爐中,根據(jù)零件材料的不同,選擇不(bú)同的加熱溫度和加熱時間。熱校直後,工件(jiàn)內(nèi)部組織穩定。此時,工件不(bú)僅得到了較高的(de)直線度,而(ér)且加工硬化現象得到消除,更便於零件(jiàn)的進一步精(jīng)加工。鑄件要做到時效處理,盡量消(xiāo)除內部的殘餘應力,采用(yòng)變形(xíng)後再(zài)加工的方(fāng)式,即粗加工-時效-再加工。
對於大型零件要采用(yòng)仿形加工,即預計工件裝配後的變形量,加(jiā)工時在相反的方向預(yù)留出變形量,可有(yǒu)效的防止零件在裝配後(hòu)的變形。
綜上所述,對於易變形工件,在毛坯和加工(gōng)工藝上都要采用相應的對策,需根據不同情況加以分析,都會找到一條合適的工藝路(lù)線的。當然,上述的方法隻是進一步減小工件變形,如果想得到更高精的工件,還需要不斷(duàn)的學習、探討和研究(jiū)。
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