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[摘 要] 通过分析薄板工件变形的原因,针对其加工时刚性差、难定位、切削热变形难控制,精度不易保证的缺点,选择合适的机床,改进刨床刀具、装卡、刨削的方法,改善了加工工艺性,解决了加工精度问题。
[关键词] 薄板工件 定位 切削热
一、薄板工件的工艺性
薄板工件加工时,由于工件刚性差、难定位、切削热变形较难控制,其精度不易保证。
结合薄板工件的特点,从毛坯件到中间工序,工件难免出现翘曲不平,其底面与机床工作台面接触不实,若选用刀盘铣削加工,由于工件刚性差,较难克服刀尖对工件的抬起力及局部快速发热现象,刨刀优势是这种“抬起力”、切削热相对较小,对于非精密表面要求的工件,主要考虑刨削加工。
薄板工件,尤其是精度较高的工件,刨削加工的质量及技术瓶颈仍然是进一步控制应力变形。我们通过分析变形的原因,对刨床刀具、装卡、刨削方法的分析改进,改善了加工工艺性,解决了加工精度问题,要点如下。
1、刨刀要求 刨刀材料的一般都采用高速钢,磨制有较大的前角和理想的前刀面形状,一般取前角γ。=15°~20°,并将前刀面刃磨成凹圆弧形状,使切屑能流畅地排出。后角也应比一般平面刨刀略大一些(以减少与工件的磨擦),通常取α=8°~10°。过渡切削刃和圆弧切削刃半径在不影响加工质量的前提下尽量取小些,以避免切削力和切削热的产生因素增加。主偏角一般取r=30°~40°,这样在刨削时所产生的走刀抗力较小,可以避免将工件顶弯抬起,并且产生较大的吃刀抗力可将工件压向工作台面,加强定位。
2、刨削用量 一般采用较小的切削深度(αp取0.5mm以下)和进给量(f约取0.1~0.25mm),这样产生的切削力较小,并在在切削时加注适当的切削液,以减少切削阻力和降低切削热,
3、定位装夹
(1)很大一部分薄板毛坯是采用用气割下料,周边较硬,这给刨削加工带来很大的困难,为了避免对主要大面的影响,先将大面刨出见平基准,以便刨削工件周边,再精刨大面。有的薄板工件虽不是气割毛坯(例如铸铁件),但为了保证工件的的装夹可靠性和稳定性,也须按上述顺序安排工序。因为工件两侧面不平行或不垂直,工件装夹就不牢固、定位不精确,容易产生变形。
(2)在装夹前的校平很重要,校平的工件,很大程度上避免了原来的翘曲变形在强迫装卡中的进一步集中。装夹时应使工件的基准面与工作台面或平行垫铁在自然状态下贴紧,否则塞入铁皮垫,不能用手锤敲打工件。因为工件刚性差,具有较大的弹性,越敲打越与安装基准面贴不紧和装夹不牢固,并集中弹性应力。
(3)装夹工件的加紧力不宜太大,否则会将工件挤推鼓起,鼓起点去除量加大,刨削后该处势必成变薄中凹。
4、装夹实例
在龙门刨床上加工大型薄板工件时,直接在工作台上进行定位装夹,如下图1所示,在工件左侧用挡板定位,右侧用斜置的顶丝(端头带撑块)卡紧,工件的前后端装挡块,其高度要低于工件,注意螺钉远离工件,以免碰上刨刀。夹紧工件时,夹紧力的轻重要适当,紧定螺钉从松到紧逐步交替拧紧。装夹后检查工件四周,确认工件无卡紧变心,否则重新调整装卡。
图1
二、薄板工件的刨削工艺流程实例。
1、工艺流程(参考图1)
(1)将已清理污物和毛刺的毛坯校平;
(2)将工件的周边刨至要求的尺寸;
(3)以较为平整的毛坯面作为粗基准粗刨第一面;
(4)在平板上检查和矫正已加工平面;
(5)以已加工平面为基准粗刨第二面;
(6)矫平已加工的第二面;
(7)以第二面为基准精刨第一面;
(8)以精刨好的第一面作为基准精刨第一面;
(9)修毛倒角后在平板上检查工件的平面度。
2、注意事项
(1)每次装夹都应该注意将工件垫实。
(2)刨削时的刀具要始终保持锋利,切削深度和进给量都不宜过大,具体参数要求详见第一、二页要求;
(3)薄板的两个平面应反复交替加工,多次翻个,逐步减小并抵消变形应力影响。
(4)平面宽度较大时,粗刨可以从中间开始吃刀并向两边进给,这样可以减小走道抗力。
三、总结
多次实践证明,上述方法加工的薄板精度较高,且操作简单实用,并为此类工件加工难点的解决创出了一条新的路子。
[关键词] 薄板工件 定位 切削热
一、薄板工件的工艺性
薄板工件加工时,由于工件刚性差、难定位、切削热变形较难控制,其精度不易保证。
结合薄板工件的特点,从毛坯件到中间工序,工件难免出现翘曲不平,其底面与机床工作台面接触不实,若选用刀盘铣削加工,由于工件刚性差,较难克服刀尖对工件的抬起力及局部快速发热现象,刨刀优势是这种“抬起力”、切削热相对较小,对于非精密表面要求的工件,主要考虑刨削加工。
薄板工件,尤其是精度较高的工件,刨削加工的质量及技术瓶颈仍然是进一步控制应力变形。我们通过分析变形的原因,对刨床刀具、装卡、刨削方法的分析改进,改善了加工工艺性,解决了加工精度问题,要点如下。
1、刨刀要求 刨刀材料的一般都采用高速钢,磨制有较大的前角和理想的前刀面形状,一般取前角γ。=15°~20°,并将前刀面刃磨成凹圆弧形状,使切屑能流畅地排出。后角也应比一般平面刨刀略大一些(以减少与工件的磨擦),通常取α=8°~10°。过渡切削刃和圆弧切削刃半径在不影响加工质量的前提下尽量取小些,以避免切削力和切削热的产生因素增加。主偏角一般取r=30°~40°,这样在刨削时所产生的走刀抗力较小,可以避免将工件顶弯抬起,并且产生较大的吃刀抗力可将工件压向工作台面,加强定位。
2、刨削用量 一般采用较小的切削深度(αp取0.5mm以下)和进给量(f约取0.1~0.25mm),这样产生的切削力较小,并在在切削时加注适当的切削液,以减少切削阻力和降低切削热,
3、定位装夹
(1)很大一部分薄板毛坯是采用用气割下料,周边较硬,这给刨削加工带来很大的困难,为了避免对主要大面的影响,先将大面刨出见平基准,以便刨削工件周边,再精刨大面。有的薄板工件虽不是气割毛坯(例如铸铁件),但为了保证工件的的装夹可靠性和稳定性,也须按上述顺序安排工序。因为工件两侧面不平行或不垂直,工件装夹就不牢固、定位不精确,容易产生变形。
(2)在装夹前的校平很重要,校平的工件,很大程度上避免了原来的翘曲变形在强迫装卡中的进一步集中。装夹时应使工件的基准面与工作台面或平行垫铁在自然状态下贴紧,否则塞入铁皮垫,不能用手锤敲打工件。因为工件刚性差,具有较大的弹性,越敲打越与安装基准面贴不紧和装夹不牢固,并集中弹性应力。
(3)装夹工件的加紧力不宜太大,否则会将工件挤推鼓起,鼓起点去除量加大,刨削后该处势必成变薄中凹。
4、装夹实例
在龙门刨床上加工大型薄板工件时,直接在工作台上进行定位装夹,如下图1所示,在工件左侧用挡板定位,右侧用斜置的顶丝(端头带撑块)卡紧,工件的前后端装挡块,其高度要低于工件,注意螺钉远离工件,以免碰上刨刀。夹紧工件时,夹紧力的轻重要适当,紧定螺钉从松到紧逐步交替拧紧。装夹后检查工件四周,确认工件无卡紧变心,否则重新调整装卡。
图1
二、薄板工件的刨削工艺流程实例。
1、工艺流程(参考图1)
(1)将已清理污物和毛刺的毛坯校平;
(2)将工件的周边刨至要求的尺寸;
(3)以较为平整的毛坯面作为粗基准粗刨第一面;
(4)在平板上检查和矫正已加工平面;
(5)以已加工平面为基准粗刨第二面;
(6)矫平已加工的第二面;
(7)以第二面为基准精刨第一面;
(8)以精刨好的第一面作为基准精刨第一面;
(9)修毛倒角后在平板上检查工件的平面度。
2、注意事项
(1)每次装夹都应该注意将工件垫实。
(2)刨削时的刀具要始终保持锋利,切削深度和进给量都不宜过大,具体参数要求详见第一、二页要求;
(3)薄板的两个平面应反复交替加工,多次翻个,逐步减小并抵消变形应力影响。
(4)平面宽度较大时,粗刨可以从中间开始吃刀并向两边进给,这样可以减小走道抗力。
三、总结
多次实践证明,上述方法加工的薄板精度较高,且操作简单实用,并为此类工件加工难点的解决创出了一条新的路子。