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機(jī)械加工工件變形應(yīng)對(duì)策略

發(fā)布時(shí)間:2020-11-19點(diǎn)擊:4175

機(jī)械加工工件變形應(yīng)對(duì)策略

機(jī)械加工工件變形應(yīng)對(duì)策略

機(jī)械加工中的工件變形問(wèn)題,是比較難以解決的問(wèn)題。首先必須分析產(chǎn)生變形的原因,然后才能采取應(yīng)對(duì)的措施。

1工件的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)會(huì)影響工件的變形

變形量的大小與形狀復(fù)雜程度、長(zhǎng)寬比和壁厚大小成正比,與材質(zhì)的剛性和穩(wěn)定性成正比。所以在設(shè)計(jì)零件時(shí)盡可能的減小這些因素對(duì)工件變形的影響。尤其在大型零件的結(jié)構(gòu)上更應(yīng)該做到結(jié)構(gòu)合理。在加工前也要對(duì)毛坯硬度、疏松等缺陷進(jìn)行嚴(yán)格控制,保證毛坯質(zhì)量,減少其帶來(lái)的工件變形。

2工件裝夾時(shí)造成的變形

工件裝夾時(shí),首先要選擇正確的夾緊點(diǎn),然后根據(jù)夾緊點(diǎn)的位置選擇適當(dāng)?shù)膴A緊力。因此盡可能使夾緊點(diǎn)和支撐點(diǎn)一致,使夾緊力作用在支撐上,夾緊點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工面,且選擇受力不易引起夾緊變形的位置。當(dāng)工件上有幾個(gè)方向的夾緊力作用時(shí),要考慮夾緊力的先后順序,對(duì)于使工件與支撐接觸夾緊力應(yīng)先作用,且不易太大,對(duì)于平衡切削力的主要夾緊力,應(yīng)作用在***后。其次要增大工件與夾具的接觸面積或采用軸向夾緊力。增加零件的剛性,是解決發(fā)生夾緊變形的有效辦法,但由于薄壁類零件的形狀和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),導(dǎo)致其具有較低的剛性。這樣在裝夾施力的作用下,就會(huì)產(chǎn)生變形。增大工件與夾具的接觸面積,可有效降低工件件裝夾時(shí)的變形。如在銑削加工薄壁件時(shí),大量使用彈性壓板,目的就是增加接觸零件的受力面積;在車削薄壁套的內(nèi)徑及外圓時(shí),無(wú)論是采用簡(jiǎn)單的開(kāi)口過(guò)渡環(huán),還是使用彈性芯軸、整弧卡爪等,均采用的是增大工件裝夾時(shí)的接觸面積。這種方法有利于承載夾緊力,從而避免零件的變形。采用軸向夾緊力,在生產(chǎn)中也被廣泛使用,設(shè)計(jì)制作專用夾具可使夾緊力作用在端面上,可以解決由于工件壁薄,剛性較差,導(dǎo)致的工件彎曲變形。

3工件加工時(shí)造成的變形

工件在切削過(guò)程中由于受到切削力的作用,產(chǎn)生向著受力方向的彈性形變,就是我們常說(shuō)的讓刀現(xiàn)象。應(yīng)對(duì)此類變形在刀具上要采取相應(yīng)的措施,精加工時(shí)要求刀具鋒利,一方面可減少刀具與工件的摩擦所形成的阻力,另一方面可提高刀具切削工件時(shí)的散熱能力,從而減少工件上殘余的內(nèi)應(yīng)力。例如在銑削薄壁類零件的大平面時(shí),使用單刃銑削法,刀具參數(shù)選取了較大的主偏角和較大的前角,目的就是為了減少切削阻力。由于這種刀具切削輕快,減少了薄壁類零件的變形,在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。在薄壁零件的車削中,合理的刀具角度對(duì)車削時(shí)切削力的大小,車削中產(chǎn)生的熱變形、工件表面的微觀質(zhì)量都是***關(guān)重要的。刀具前角大小,決定著切削變形與刀具前角的鋒利程度。前角大,切削變形和摩擦力減小,但前角太大,會(huì)使刀具的楔角減小,刀具強(qiáng)度減弱,刀具散熱情況差,磨損加快。所以,一般車削鋼件材料的薄壁零件時(shí),用高速刀具,前角取6°~30°,用硬質(zhì)合金刀具,前角取5°~20°。刀具的后角大,摩擦力小,切削力也相應(yīng)減小,但后角過(guò)大也會(huì)使刀具強(qiáng)度減弱。在車削薄壁零件時(shí),用高速鋼車刀,刀具后角取6°~12°,用硬質(zhì)合金刀具,后角取4°~12°,精車時(shí)取較大的后角,粗車時(shí)取較小的后角。車薄壁零件的內(nèi)外圓時(shí),取大的主偏角。正確選擇刀具是應(yīng)對(duì)工件變形的必要條件。

加工中刀具和工件摩擦產(chǎn)生的熱量也會(huì)使工件變形,因此在很多時(shí)候選擇高速切削加工。在高速切削加工中,由于切屑在較短時(shí)間內(nèi)被切除,絕大部分切削熱被切屑帶走,減少了工件的熱變形;其次,在高速加工中,由于切削層材料軟化部分的減少,也可減少零件加工的變形,有利于保證零件的尺寸、形狀精度。另外,切削液主要用來(lái)減少切削過(guò)程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液對(duì)提高刀具的耐用度和加工表面質(zhì)量、加工精度具有重要作用。因此,在加工中為防止零件變形必須合理使用充分的切削液。加工中采用合理的切削用量是保證零件精度的關(guān)鍵因素。在加工精度要求較高的薄壁類零件時(shí),一般采取對(duì)稱加工,使相對(duì)的兩面產(chǎn)生的應(yīng)力均衡,達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài),加工后工件平整。但當(dāng)某一工序采取較大的吃刀量時(shí),由于拉應(yīng)力、壓應(yīng)力失去平衡,工件便會(huì)產(chǎn)生變形。薄壁零件車削時(shí)變形是多方面的,裝夾工件時(shí)的夾緊力,切削工件時(shí)切削力,工件阻礙刀具切削時(shí)產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形,使切削區(qū)溫度升高而產(chǎn)生熱變形。所以,我們要在粗加工時(shí),背吃刀量和進(jìn)給量可以取大些;精加工時(shí),刀量一般在0.2~0.5mm,進(jìn)給量一般在0.1~0.2mm/r,甚***更小,切削速度6~120m/min,精車時(shí)用盡量高的切削速度,但不易過(guò)為高。合理選擇好切削用量,從而到達(dá)減少零件變形的目的。

4加工后應(yīng)力變形

加工后,零件本身存在內(nèi)應(yīng)力,這些內(nèi)應(yīng)力分布是一種相對(duì)平衡的狀態(tài),零件外形相對(duì)穩(wěn)定,但是去除一些材料和熱處理后內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化,這時(shí)工件需要重新達(dá)到力的平衡所以外形就發(fā)生了變化。解決這類變形可以通過(guò)熱處理的方法,把需要校直的工件疊成一定高度,采用一定工裝壓緊成平直狀態(tài),然后把工裝和工件一起放入加熱爐中,根據(jù)零件材料的不同,選擇不同的加熱溫度和加熱時(shí)間。熱校直后,工件內(nèi)部組織穩(wěn)定。此時(shí),工件不僅得到了較高的直線度,而且加工硬化現(xiàn)象得到消除,更便于零件的進(jìn)一步精加工。鑄件要做到時(shí)效處理,盡量消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力,采用變形后再加工的方式,即粗加工-時(shí)效-再加工。對(duì)于大型零件要采用仿形加工,即預(yù)計(jì)工件裝配后的變形量,加工時(shí)在相反的方向預(yù)留出變形量,可有效的防止零件在裝配后的變形。

綜上所述,對(duì)于易變形工件,在毛坯和加工工藝上都要采用相應(yīng)的對(duì)策,需根據(jù)不同情況加以分析,都會(huì)找到一條合適的工藝路線的。當(dāng)然,上述的方法只是進(jìn)一步減小工件變形,如果想得到更高精的工件,還需要不斷的學(xué)習(xí)、探討和研究。


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