普通車床車削長套類工件的加工結構設計應用

呂泰紅 李良剛 宋楠楠

摘要：我國各行各業不斷發展，其中機械加工業也逐步完善，推動了我國工業的快速騰飛。除大型企業外，仍有一些小型企業和個人企業存在設備有限、技術落后的現狀。如何利用有限的資源，完成生產與創收任務是一個難題。通過輔助工裝，在普通的CA6140車床上完成長套類工件的車削，有效發揮了有限設備的利用率及其價值。在普通車床增加輔助工裝，改變傳統工藝模式，增加刀具受力點的支撐，與原普通車床進行比較分析有所改善，提出的方案對普通車床的擴大使用和充分利用率具有一定的參考價值。

關鍵詞：普通車床；長套類工件；加長刀桿；中心架

中圖分類號：TG519文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.11.015

0引言

隨著時代的發展，機械加工機床在不斷升級，加工工藝也不斷改進，以適應不同需求的零件加工。就金屬切削車床來講它所擔負的加工工作量占機械制造總工作量的30%～45%，車床的使用在國民經濟現代化建設中起著重要的作用。C620、CA6140等普通車床到各種高效數控自動化車床和專門化車床，應用廣泛的中、大規模集成電路數控機床、加工中心都在我國工業、生活和軍事國防等各個領域發揮著不可替代的作用。大力發展農業機械化、工業自動化、智能化與機械加工業是密不可分的。目前，我國的機械加工業的發展中部分設備和技術已處在世界某些領域的前沿，但有些地區的機械設備仍在落后的陳舊的狀態，發展不均衡，直接影響我國的機械加工業整體水平。

在工件生產過程中經常會遇到加工較長的套筒類工件的情況。在加工外圓時，通常會采取主軸床頭箱側用卡盤撐內孔或夾持外圓，尾座一側用外梅花頂針；也可以兩側都采用梅花頂針裝夾。此兩種裝夾，可根據工件孔徑的大小，選擇兩側頂針尺寸，適用于孔徑大小應在兩側頂針允許范圍內的帶孔零件。外圓加工時可以滿足精度要求不高的精加工，或精度較高類工件的粗加工。相對而言，外圓車削時較為容易，但在車削內孔時較困難一些。車削內孔時由于孔徑尺寸，限制了刀桿的直徑，直接影響刀桿的強度，特別是長套筒類工件，更制約了刀桿的強度和剛性。往往在加工時產生振動，出現波紋或條痕，使工件尺寸和表面光潔度達不到要求，嚴重振動情況下刀具直接蹦刃破損，無法繼續進行車削加工。增加輔助工裝加長刀桿加工長套筒類工件是解決這一問題的有效措施。如圖1所示，尼龍套（圖1a）、導向軸（圖1b）、加長刀桿（圖1c）為輔助工裝的零件圖。尼龍套的外徑可根據車床卡盤的內徑而定，導向軸、加長刀桿的長度依工件而定。通過輔助工裝可以大大改變工作環境，提高效率。

1加長刀桿的組裝及注意事項

以CA6140車床為例，車削內徑70 mm、外徑90 mm、長400 mm長套（如圖2）。加工工序：可選用工件兩側用外梅花頂針裝夾的方式分一次或多次粗、精車外圓。兩側頂針不撤，使用手動中心架。中心架的支承塊，為避免劃傷已加工表面，一般選用聚酰胺（俗稱尼龍，簡稱PA）材質的支承塊。聚酰胺具有耐機械強度高、耐磨損、摩擦系數低、吸震性好、自潤滑性好等優點。非常適合此類工件的支承。中心架支承塊一般安裝在離工作端面30～50 mm處為宜，避免工件懸空過長容易產生振動。低速轉動機床，對應工件外圓表面加注潤滑油調整手動中心架手輪，使聚酰胺支承塊與工件表面接觸，預緊力不宜過大或過小。過大在長時間切削中溫度過高，容易引起工件與中心架“抱死“，內孔表面形成竹節紋等；過小，在刀具切削力的作用下，引起工件振動，無法正常車削，調至合理間隙后，鎖緊緊固螺釘，防止引起工件變動影響切削，重新裝夾，平兩側端面至圖紙尺寸400 mm，然后卸下。

清除卡盤主軸孔的鐵屑及雜物，安裝聚酰胺支撐套在卡盤主軸孔處，間隙為過盈配合。組裝加長刀桿安裝到車床刀臺上，校準中心高及與床身導軌的平行度，調整橫向進給手柄，縱向空行程，檢驗加長刀桿與尼龍支承套的同軸度和平行度，避免車削過程中導向受阻，出現錐度等，影響加工質量。在工件裝夾時，卡盤與工件外圓表面作好保護措施，用05 mm銅皮墊上，避免留下夾痕。工件與卡盤應預留20～25 mm的空隙，以利于鐵屑的順利排出和刀塊的拆卸。合理選擇刀具材質、角度、切削用量。選擇排屑和冷卻性能良好的切削液，防止因切削熱而使工件變形。斷屑槽參數可根據工件材質和塑性度、進給量決定，使斷屑的碎屑效果最佳。這樣可以避免纏屑，劃傷已加工工件表面，也有利于切屑的排出（加長刀桿結構如圖3所示）。

圖2工件

2刀頭裝卸過程

連接導向軸和加長刀桿進行對刀粗車，此時鎖緊螺栓2-M8要擰緊，確保加長刀桿和導向軸之間無活動間隙以免影響加工質量，在刀桿裝刀頭的部位，上側M8螺栓起壓緊刀具的作用，后側M6螺栓的螺帽在萬能分度頭分四大等份，每一份再五等分，劃上長短刻線，每小格約為005 mm。配合中心架可以完成對工件粗車工序。在粗加工時，完成一次走刀后，可以橫向走刀快速退出，但前提是要將工件內的鐵屑清理干凈，轉動機床，這都是為防止在退刀的過程中將刀刃弄壞，俗稱“打刀”現象。這樣退刀很容易刮傷已加工完工件表面，精加工時不采用此方式退刀。在粗加工時，這樣退刀可以節約卸刀、對刀的時間，有利于提高工作效率。

精加工或半精加工時，在完成一次車削后，可轉動橫向手輪，將12 mm×12 mm四方刀頭，置于卡盤與工件空隙20～25 mm處，用內六角板手松開刀頭的緊固螺栓（M8），由于空間有限，不便拆卸刀頭，這時可用軟軸強力磁棒吸附在刀頭上，將刀頭從空隙中帶出，快速橫向退出，檢查刀具磨損程度，判斷是否需要重新修磨。如果較嚴重需要刃磨，在對刀確定切削深度時可適當再減小。因由于上一次刀具的磨損，工件靠近卡盤那一側內徑尺寸較小，為了不在中途退刀，可根據經驗減小切削深度1～2 mm，保證一次進刀走刀完成，若刀具仍依舊鋒利，可將刀頭12 mm×12 mm四方直接放入刀桿裝刀處，調節后側M6內六角螺栓，確保刀頭與內六角螺栓兩者之間沒有間隙，減少因裝夾操作不當，引起切削深度產生誤差，鎖緊M8緊固螺栓，完成一次走刀、卸刀、裝刀的全過程。

3結論

常規的車刀刀桿，刀頭一側通常處于懸空狀態，當車削時，刀桿受切削力的影響極易產生振動，當運用如圖3所示結構加長刀桿，機床卡盤一側有尼龍套支承，增加了長刀桿的剛性，可以有效降低振動，適用于小批量生產任務。加長刀桿和中心架的配合使用，可以大大提高在普通車床上完成類似長套類工件的生產效率，但仍不能和專門化機床相比。此種結構的設計應用，能激發大家技術革新的積極性，有利于充分發揮落后、陳舊設備的利用率，減少資源閑置，實現其自身價值，對機械加工業，國家的經濟發展有著促進意義。

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