小型插針類零件的加工工藝研究

梁 博

（武漢職業技術學院，武漢 430074）

H62材料制作的小型插針類零件，在生產加工中很容易受到生產環境和生產條件的影響，出現傳導性低、熱膨脹系數高的問題，同時細長軸容易出現扭曲變形和彎曲情況，且振動、發熱量上升的情況不時發生，影響小型插針零件的實際加工質量。

1 小型插針類零件的工藝性分析

研究選擇的小型插針類零件構成，如圖1所示。經技術人員測量可知，該零件長度為100 mm，最大外徑和最小外徑分別為5 mm和1 mm，且Φ1 mm、Φ2 mm兩段之間的統計公差為0.03 mm，來料的毛坯為Φ12 mm棒料[1]。技術人員針對此零件的規格進行統計，得出其為一種小直徑、大長徑比的零件類型，具有精度更高、剛性更弱以及長徑比更大等特點。因此，技術人員認為，在對其進行生產加工時應該特別關注零件的受力變形問題[2]。小型插針類零件本身規格較小，因此在使用數控車床常規性配置下的彈簧夾頭去夾緊車削驅動加工程序時，很容易造成小型插針零件受切削力影響而出現振動變形等問題。隨著振動能量的減小，小型插針類零件的剛性隨之減弱，零件外圓尺寸出現超差問題，甚至會導致生產車床形成車斷和折彎問題[3]。結合此類情況進行分析，技術人員在進行小型插針類零件生產加工時，應該充分做好加工工藝路線的選擇和刀具的選擇工作。

圖1 某小型插針類零件構成（單位：mm）

2 小型插針類零件加工重難點探討

2.1 剛性差

某小型插針類零件的Φ1 mm段、Φ2 mm段之間的長徑比為30，綜合長徑的比例達到90，可見該類小型插針類零件屬于一種比較典型的細長軸。細長軸在機械加工領域中的定義一般為長徑比超出20的軸。分析某小型插針類零件的加工設備時發現，它屬于一類小型精密型數控車床，零件的外徑尺寸相對較低，且無法使用頂尖、中心架以及跟刀架等一系列用于輔助生產加工的零件剛性保障措施[4]。裝夾施工時，彈簧頭的頭部主要以直接夾緊的狀態生產加工。自重下垂或出現高速旋轉狀態時，某小型插針類零件會受到離心力影響，造成工件出現彎曲或變形等問題[5]。此外，某小型插針類零件的結構原材料以62銅為主，自有強度低，強度變化主要是在粗加工階段。在粗加工階段零件的強度余量被逐步去除，且剛性逐步減弱。此時，某小型插針類零件加工時形成徑向切削力會直接導致工件出現頂彎現象，造成某小型插針類零件在水平面之內隨之產生彎曲變形，繼而出現直線誤差類問題，導致零件實際加工尺寸精準度受到影響[6]。

2.2 加工中難以保障表面質量

受工件懸伸過長的影響，某小型插針類零件的長徑比較大且剛性不優秀，加工期間會直接受到機床空間的影響，出現工件外徑操作質量受限情況，很難利用中心架或跟刀架完成生產工作，進一步造成某小型插針類零件遠離夾持端的位置，受切削力影響出現比較嚴重的“讓刀”情況，造成工件彎曲問題出現[7]。另外，在車削工藝程序執行期間，也會導致某小型插針類零件的振動頻率加大，最終難以保障零件生產成品的表面質量。

3 小型插針類零件的加工工藝精度提升措施探討

常規性零件加工生產中，加工期間必須高度關注零件是否出現變形類問題，并做好預防此類問題出現的管理工作[8]。為了強化某小型插針類零件的加工精度，技術人員在進行工藝優化時，有效結合零件的生產條件采納分段車削的方法，融合了一次成型法共同完成零件的加工。需要注意，應該匹配更加恰當的切削深度，在確保零件強度的基礎上提升精度，確保某小型插針類零件的生產加工成品符合設計精度和產品合格標準。

3.1 做好工藝路線的調配工作

對于某小型插針類零件的加工生產而言，想要提高加工零件的合格率，配置合理的工藝路線十分必要，直接影響零件質量和生產效率。使用小型精密數控車床完成零件的加工工作時，為了確保項目整體的剛性需求，應該充分做好分段車削工作[9]。具體加工處理中，要求技術人員按照從左至右的順序完成M1螺紋的加工工作，且在進行直徑Φ1 mm端粗車時車成錐度，進一步提升零件剛度。精車時需要選用高速旋轉的小走刀量，確保整個過程實現一次車削成型的生產加工目標。當進行Φ2 mm段生產加工時，應該采納同樣的加工原理執行。某小型插針類零件具體的工藝路線生產過程如表1所示。

表1 工藝路線詳細加工過程表

3.2 選擇適宜的零件生產刀具

工藝生產系統運行中，當系統本身的剛性不足時，需要從刀具的選擇方面著手進行改善。因此，在加工某插針零件時，需要充分提升刀具的鋒利程度，做好刀具角度的選取，應該做好如下的刀具選擇工作。一方面，前角。增加前角，減小切削金屬層的塑性變形程度，降低切削力。本次研究中選用的前角為20°。另一方面，后角。開展車削細長軸加工時，需要使用正刃傾角，促使切削逐步流向待加工表面，以提高工件的表面質量。本次研究中，選用的后角為5°。

3.3 選擇適配的切削處理用量

當施工某小型插針類零件時，需充分做好切削用量處理工作。這對零件加工的精準度具有極高影響，可以有效避免因切削用量的選擇方案不適宜而出現工件塑性變形類問題。

第一，把控切削處理的深度。受某小型插針類零件本身剛性較差且直徑不大的影響，車削剛性逐步降低。可見，當長度尺寸一致時，開展零件加工處理時應該盡量減少多刀車削的數量，且加工中需要先做好粗車去量處理工作后才能確保后續加工中實現一次精車到位得到產品的生產目標。

第二，嚴格把控進給量。加工處理中，需要全面考量加工中的零件表面質量、剛性等因素，尤其是在粗車選取時應該盡量選擇大一些，而在選擇精車時選擇小一些。

第三，控制切削速度。某小型插針類零件加工時，有效提高零件切削速度可以進一步降低零件生產的切削力，預防出現切削變形問題。但是，隨著某零件車削振動出現變化，往往會隨著切削速度的不斷遞增而增長，且在切削速度增長時會與切削速度的變化呈正比例關系增長。但是，當切削速度增長到一定標準時，振動開始逐步降低。因此，在某小型插針類零件加工時，選取的切削速度為60～110 m·min-1，目的在于確保某零件的切削速度能夠與進給量保持適宜的搭配狀態，以提高加工質量和效率。某小型插針類零件的切削用量如表2所示。

表2 切削用量表

3.4 降低某小型插針類零件的熱變形

在某小型插針類零件的加工生產過程中，除刀具的角度設計和切削液的使用，還可以降低零件的熱變形概率。在熱傳導作用下，使用切削液可以借助液體的熱傳導效應帶走來自切削區域內工件、刀具以及切削之上的切削熱，提高刀具的耐用度和工件的表面質量。此外，在車削H62塑性材料時，提高斷屑處理效率，降低積屑瘤發生概率，將車削期間的高濃度極壓乳化液、大流量連續澆筑方案應用于某小型插針類零件加工，能更好地處理零件熱變形問題。

4 結語

針對存在的加工工藝問題，通過分析插針類零件的車削技術，制定了科學合理的加工工藝，包括調整加工線路，選擇比較適宜、恰當的生產刀具，以獲得小型插針類零件生產所需的具體加工參數，進一步提升后續插針零件的生產精準度。經過本次的實踐研究還能夠發現，在進行小直徑、細長軸類零件加工生產時，零件的加工精確度很大程度上會受到加工剛性的影響。因此，在車削處理時應該避免出現“分多刀”情況，保障刀具的鋒利性，并在確認剛性比較突出的情況下實現“一次車削成型”。尤其是在選擇生產加工刀具時，應該重點考量前角、后角的條件是否符合小型插針零件的生產規格及要求，為車削生產中小型插針零件的加工質量提升奠定基礎。