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如何克服變形？數(shù)控車(chē)削加工石墨制品薄壁零件的技巧

▌ 工藝分析

根據(jù)圖樣提供的技術(shù)要求，工件采用無(wú)縫鋼管進(jìn)行加工，內(nèi)孔和外壁的表面粗糙度為Ra1.6μm，用車(chē)削可達(dá)到，但內(nèi)孔的圓柱度為0.03mm，對(duì)于石墨制品薄壁零件來(lái)講要求較高。在批量生產(chǎn)中，工藝路線(xiàn)大致為：下料——熱處理——車(chē)端面——車(chē)外圓——車(chē)內(nèi)孔——質(zhì)檢。

“內(nèi)孔加工”工序是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。我們拋開(kāi)外圓、薄壁套管就內(nèi)孔切削來(lái)說(shuō)就難保證0.03mm的圓柱。

▌ 車(chē)孔的關(guān)鍵技術(shù)

車(chē)孔的關(guān)鍵技術(shù)是解決內(nèi)孔車(chē)刀的剛性和排屑問(wèn)題。增加內(nèi)孔車(chē)刀的剛性，采取以下措施：

（1）盡量增加刀柄的截面積，通常內(nèi)孔車(chē)刀的刀尖位于刀柄的上面，這樣刀柄的截面積較少，還不到孔截面積的1/4，如下左圖所示。若使內(nèi)孔車(chē)刀的刀尖位于刀柄的中心線(xiàn)上，那么刀柄在孔中的截面積可大大地增加，如下右圖所示。

（2）刀柄伸出長(zhǎng)度盡可能做到比加工工件長(zhǎng)度長(zhǎng)5~8mm，以增加車(chē)刀刀柄剛性，減小切削過(guò)程中的振動(dòng)。

▌ 解決排屑問(wèn)題

主要控制切削流出方向，粗車(chē)刀要求切屑流向待加工表面（前排屑），為此采用正刃傾角的內(nèi)孔車(chē)刀，如下圖所示。

精車(chē)時(shí)，要求切屑流向向心傾前排屑（孔心排屑），因此磨刀時(shí)要注意切削刃的磨削方向，要向前沿傾圓弧的排屑方法，如下圖所示精車(chē)刀合金用YA6，目前的M類(lèi)型，它的抗彎強(qiáng)度、耐磨、沖擊韌度以及與鋼的抗粘和溫度都較好。

刃磨時(shí)前角磨以圓弧狀角度10°-15°，后角根據(jù)加工圓弧離壁0.5-0.8mm（刀具底線(xiàn)順弧度），c切削刃角k向?yàn)椤?.5-1為沿切屑刃B點(diǎn)修光刃為R1-R1.5，副后角磨成7°-8°為適，E內(nèi)刃的A-A點(diǎn)磨成圓向外排屑。

▌ 加工方法

（1）加工前必須要做一件護(hù)軸。護(hù)軸主要目的：把車(chē)好的薄壁套內(nèi)孔以原尺寸套住，用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓，保持外圓加工質(zhì)量、精度。所以，護(hù)軸的加工對(duì)加工薄壁套管的工序是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

加工護(hù)軸毛胚用45﹟碳結(jié)構(gòu)圓鋼；車(chē)端面、開(kāi)兩頭B型頂尖孔，粗車(chē)外圓，留余量1mm。經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)定形、再精車(chē)留0.2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面，硬度HRC50，再經(jīng)外圓磨床磨成如下圖所示，精度達(dá)要求，完工后待用。

（2）為能使工件一次性加工完畢，毛胚留夾位和切斷余量。

（3）先把毛胚作熱處理調(diào)質(zhì)定形，硬度為HRC28-30（可加工范圍的硬度）。

（4）車(chē)刀采用C620，首先把前頂尖放進(jìn)主軸錐位固定，為防止夾薄壁套時(shí)的工件變形，增加一個(gè)開(kāi)環(huán)厚套，如下圖所示。

為保持批量生產(chǎn)，薄壁套管外圓的一頭經(jīng)加工為統(tǒng)一尺寸d，t的尺是軸向夾位，個(gè)薄壁套管壓緊，提高車(chē)內(nèi)孔時(shí)的質(zhì)量，保持尺寸。考慮到有切削熱產(chǎn)生，工件膨脹尺寸難掌握。需要澆注充分的切削液，減少工件的熱變形。

（5）用自動(dòng)定心三爪卡盤(pán)將工件夾牢，車(chē)端面，粗車(chē)內(nèi)圓。留余量0.1-0.2mm精車(chē)，換上精車(chē)刀把要切削余量加工到護(hù)軸滿(mǎn)過(guò)度配合和粗糙度的要求。卸下內(nèi)孔車(chē)刀，插入護(hù)軸至前頂尖，用尾座頂尖按長(zhǎng)度要求夾緊，換外圓車(chē)刀粗車(chē)外圓，再精車(chē)達(dá)圖樣要求。經(jīng)檢驗(yàn)合格，用切斷刀按長(zhǎng)度要求尺寸切斷。為使工件斷開(kāi)時(shí)的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整；護(hù)軸磨小的一段就是為了切斷留有空隙而磨小，護(hù)軸為減少工件變形，防止振動(dòng)，以及切斷時(shí)掉下碰傷原故。

▌ 結(jié)論

以上方法加工石墨制品薄壁套管，解決了變形或造成尺寸誤差和形狀誤差而達(dá)不到要求的問(wèn)題，實(shí)踐證明加工效率較高，易于操作，并且適合加工較長(zhǎng)的石墨制品薄壁零件，尺寸易掌握，一次性完工，批量生產(chǎn)也較實(shí)際。

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