论文部分内容阅读
在数控车床加工轴类零件的过程中，无论是加工外圆还是内孔，都不可避免地产生带锥度现象。加工出来的工件尺寸，两端直径公差不一致，一头尺寸大，另一头尺寸小，使得加工尺寸超出公差范围，这是数控车削加工过程中最常见的缺陷。给数控车削加工的生产带来了困难，不但降低了工作效率，还缩小了机床加工的工艺范围。我经过长期加工验证和摸索，对消除这种现象的一些方法进行了总结，并寻找到了一种既避开复杂的调整过程，又不需要专门技术人员操作，简单、方便又能解决锥度问题的好方法。下面我就这些问题谈谈观点及体会。
1.数控车床车削轴类零件时产生锥度的原因
1.1床身不水平，使床身导轨与主轴的轴线不平行。
机床四角及床身中部地脚螺栓、调整垫铁松动，导致导轨面水平直线度及垂直面内的倾斜度严重超标。使得主轴轴线与导轨不平行，出现大小头现象。
1.2床身导轨磨损。
由于导轨磨损不均匀，使车刀走刀轨迹与工件轴线不平行。
1.3主轴与轴承间隙太大，影响工件加工精度。
1.4车削前，未找正后顶尖与主轴轴线同轴，出现偏移量。
尾座中心与机床主轴中心不一致，在这种情况下，如果说采用一夹一顶或两顶尖支撑工件进行加工的话，就会产生偏移量，从而形成锥度。
1.5尾座套筒与尾座内孔之间的间隙大。
尾座套筒长期使用，磨损严重。造成尾座套筒与尾座内孔之间的间隙越来越大，在进行一夹一顶或两顶尖支撑工件进行加工时，会发生偏摆，不但会形成锥度，连外圆表面的圆柱度也无法保证。
1.6采用活动顶尖支撑时，活动顶尖本身的径向间隙大。
活动顶尖本身存在轴承径向间隙，对于一般精度的工件来说，可以满足精度要求。若工件精度要求较高，那么由于活动顶尖的跳动不但使加工的外圆圆度超差，而且会形成锥度。
1.7车刀刚性不足，加工过程中发生让刀。
若加工过程中发生让刀，会导致尾座方向直径尺寸小于卡盘方向直径尺寸。
1.8车刀几何角度不科学。
在机床完好的情况下，受刀具几何角度的影响，产生的径向切削力Fy大，加工后切削变形大，工件也会形成锥度。
2.消除意外锥度的方法
2.1从机床方面考虑。
2.1.1、检验测量机床精度，校正主轴轴线跟床身导轨的平行度。
若发现机床四角及床身中部地脚螺栓、调整垫铁有松动，那么导轨面水平直线度及垂直面内的倾斜度将严重超标，甚至呈扭曲状，不但会让车削的外圆产生锥度，还会影响其他精度。出现这种情况，必须调整机床四角及床身中部地脚螺栓及垫铁，重新校正床身导轨面水平直线度及垂直面内的倾斜度符合要求，并紧固地脚螺钉。
2.1.2车削前，找正后顶尖，使之与主轴轴线同轴。
当发现工件有锥度存在后，先测量锥度数值，然后根据锥度数值的大小，确定尾座的移动方向和尾座的移动距离。再进行试切削，重新测量工件两端的尺寸，检测是否消除了锥度。如果未达到图纸的尺寸要求，则必须再调整尾座，继续进行试切、测量，直到符合图纸的尺寸要求为止。
我们通常采用“紧钉顶”调整尾座偏移法：工件的两端直径在中滑板进给量一致的情况下，如发生 Z方向的直径大于-Z方向的直径尺寸。操作者站在尾座后方，松开左手紧顶丝，旋压右手方位的紧顶丝，使顶尖向车刀方向调移。可用磁力表座吸附在导轨面上或中滑板上，百分表触头压在尾座的套筒侧母线上，调整的移动量是直径差的一般即可。如发生 Z方向的直径小于-Z方向的直径，调整方法相反。
2.1.3更换新的尾座套筒。
若尾座套筒长期使用，磨损严重。再进行使用，就不仅是产生锥度了，还会出现更多的问题。只有更换新的套筒。
2.1.4如果导轨磨损严重或出现一些我们无法解决的问题时，只能报修机床，在此不进行详细讨论。
2.2从顶尖考虑。
在需要一夹一顶或两顶尖进行支撑工件时，很多情况下我们都采用活动顶尖作为后顶尖。活动顶尖又称回转顶尖，这种顶尖将顶尖与中心孔的滑动摩擦变成顶尖内部轴承的滚动摩擦，而顶尖与中心孔间无相对运动，故能承受很高的转速，但是它的定心精度和刚性稍差。
对于精度要求较高的零件来说，一般的回转顶尖已无法满足要求，那么这时可采用重型高精度回转顶尖。
重型高精度回转顶尖适用于低速重负荷加工。采用多种轴承组合，能承受较大载荷，心轴使用合金钢，经热处理后，具备高刚性和高耐磨性。前端有防尘密封，防止切削液和灰尘进入轴承，延长了顶尖的使用寿命。
2.3从车刀考虑。
2.3.1选择刀具时，要选择刚性好、易紧固的使用。
车刀的长度尽量短、刀杆尽量大、装夹尽量牢固；在同样的条件下，进刀量愈小加工出的工件误差越小。
2.3.2合理选择车刀几何角度。
在金属切削时，切削力主要来源于被加工材料在发生弹性和塑性变形时的抗力和刀具与切屑及工件表面之间的摩擦作用。根据切削力产生的作用效果的不同，可将切削力分解成三个相互垂直方向的分力。它们分别是：主切削力Fz，轴向进给抗力Fx和径向切深抗力Fy。在这里，加工时会让工件形成锥度的是Fy，因为Fy过大，加工后切削变形大，工件就会形成锥度。
根据加工性质的不同，材料的不同，车刀应选取不同的几何角度。在车刀的几何角度中，对Fy影响最大的是主偏角Kr。主偏角Kr的改变，使得切削面积的形状和切削分力Fxy的作用方向改变，从而使切削力随之变化。主偏角Kr增大，切削厚度随之增大，切削变厚，切削层的变形减小，因此主切削力随之减小，使Fy减小，Fx增大，有利于减轻工件的变形和系统的振动。因此，加工时我们往往采用较大主偏角的车刀切削轴类零件，尤其是加工细长轴。
3.消除锥度的简便方法
采取以上几种常规措施，虽然能减少轴两端的直径带锥度的现象，但需要多次调整尾座中心、刃磨刀具角度，并且还要反复做加工校验。在没有相关工具的情况下，现在我们不用以上常规措施，只需在数控加工程序上多增一条指令，就能消除大小头的不利因素。
1.数控车床车削轴类零件时产生锥度的原因
1.1床身不水平，使床身导轨与主轴的轴线不平行。
机床四角及床身中部地脚螺栓、调整垫铁松动，导致导轨面水平直线度及垂直面内的倾斜度严重超标。使得主轴轴线与导轨不平行，出现大小头现象。
1.2床身导轨磨损。
由于导轨磨损不均匀，使车刀走刀轨迹与工件轴线不平行。
1.3主轴与轴承间隙太大，影响工件加工精度。
1.4车削前，未找正后顶尖与主轴轴线同轴，出现偏移量。
尾座中心与机床主轴中心不一致，在这种情况下，如果说采用一夹一顶或两顶尖支撑工件进行加工的话，就会产生偏移量，从而形成锥度。
1.5尾座套筒与尾座内孔之间的间隙大。
尾座套筒长期使用，磨损严重。造成尾座套筒与尾座内孔之间的间隙越来越大，在进行一夹一顶或两顶尖支撑工件进行加工时，会发生偏摆，不但会形成锥度，连外圆表面的圆柱度也无法保证。
1.6采用活动顶尖支撑时，活动顶尖本身的径向间隙大。
活动顶尖本身存在轴承径向间隙，对于一般精度的工件来说，可以满足精度要求。若工件精度要求较高，那么由于活动顶尖的跳动不但使加工的外圆圆度超差，而且会形成锥度。
1.7车刀刚性不足，加工过程中发生让刀。
若加工过程中发生让刀，会导致尾座方向直径尺寸小于卡盘方向直径尺寸。
1.8车刀几何角度不科学。
在机床完好的情况下，受刀具几何角度的影响，产生的径向切削力Fy大，加工后切削变形大，工件也会形成锥度。
2.消除意外锥度的方法
2.1从机床方面考虑。
2.1.1、检验测量机床精度，校正主轴轴线跟床身导轨的平行度。
若发现机床四角及床身中部地脚螺栓、调整垫铁有松动，那么导轨面水平直线度及垂直面内的倾斜度将严重超标，甚至呈扭曲状，不但会让车削的外圆产生锥度，还会影响其他精度。出现这种情况，必须调整机床四角及床身中部地脚螺栓及垫铁，重新校正床身导轨面水平直线度及垂直面内的倾斜度符合要求，并紧固地脚螺钉。
2.1.2车削前，找正后顶尖，使之与主轴轴线同轴。
当发现工件有锥度存在后，先测量锥度数值，然后根据锥度数值的大小，确定尾座的移动方向和尾座的移动距离。再进行试切削，重新测量工件两端的尺寸，检测是否消除了锥度。如果未达到图纸的尺寸要求，则必须再调整尾座，继续进行试切、测量，直到符合图纸的尺寸要求为止。
我们通常采用“紧钉顶”调整尾座偏移法：工件的两端直径在中滑板进给量一致的情况下，如发生 Z方向的直径大于-Z方向的直径尺寸。操作者站在尾座后方，松开左手紧顶丝，旋压右手方位的紧顶丝，使顶尖向车刀方向调移。可用磁力表座吸附在导轨面上或中滑板上，百分表触头压在尾座的套筒侧母线上，调整的移动量是直径差的一般即可。如发生 Z方向的直径小于-Z方向的直径，调整方法相反。
2.1.3更换新的尾座套筒。
若尾座套筒长期使用，磨损严重。再进行使用，就不仅是产生锥度了，还会出现更多的问题。只有更换新的套筒。
2.1.4如果导轨磨损严重或出现一些我们无法解决的问题时，只能报修机床，在此不进行详细讨论。
2.2从顶尖考虑。
在需要一夹一顶或两顶尖进行支撑工件时，很多情况下我们都采用活动顶尖作为后顶尖。活动顶尖又称回转顶尖，这种顶尖将顶尖与中心孔的滑动摩擦变成顶尖内部轴承的滚动摩擦，而顶尖与中心孔间无相对运动，故能承受很高的转速，但是它的定心精度和刚性稍差。
对于精度要求较高的零件来说，一般的回转顶尖已无法满足要求，那么这时可采用重型高精度回转顶尖。
重型高精度回转顶尖适用于低速重负荷加工。采用多种轴承组合，能承受较大载荷，心轴使用合金钢，经热处理后，具备高刚性和高耐磨性。前端有防尘密封，防止切削液和灰尘进入轴承，延长了顶尖的使用寿命。
2.3从车刀考虑。
2.3.1选择刀具时，要选择刚性好、易紧固的使用。
车刀的长度尽量短、刀杆尽量大、装夹尽量牢固；在同样的条件下，进刀量愈小加工出的工件误差越小。
2.3.2合理选择车刀几何角度。
在金属切削时，切削力主要来源于被加工材料在发生弹性和塑性变形时的抗力和刀具与切屑及工件表面之间的摩擦作用。根据切削力产生的作用效果的不同，可将切削力分解成三个相互垂直方向的分力。它们分别是：主切削力Fz，轴向进给抗力Fx和径向切深抗力Fy。在这里，加工时会让工件形成锥度的是Fy，因为Fy过大，加工后切削变形大，工件就会形成锥度。
根据加工性质的不同，材料的不同，车刀应选取不同的几何角度。在车刀的几何角度中，对Fy影响最大的是主偏角Kr。主偏角Kr的改变，使得切削面积的形状和切削分力Fxy的作用方向改变，从而使切削力随之变化。主偏角Kr增大，切削厚度随之增大，切削变厚，切削层的变形减小，因此主切削力随之减小，使Fy减小，Fx增大，有利于减轻工件的变形和系统的振动。因此，加工时我们往往采用较大主偏角的车刀切削轴类零件，尤其是加工细长轴。
3.消除锥度的简便方法
采取以上几种常规措施，虽然能减少轴两端的直径带锥度的现象，但需要多次调整尾座中心、刃磨刀具角度，并且还要反复做加工校验。在没有相关工具的情况下，现在我们不用以上常规措施，只需在数控加工程序上多增一条指令，就能消除大小头的不利因素。