淺談如何保證細長絲杠的加工精度

彭  澤

細長絲杠是一種常見的傳動元件,對細長絲杠的加工精度有較高的要求。但細長絲杠一般都較細長,剛性差,以及毛坯本身的自重和在加工中容易產生的內應力,都會使得細長絲杠在車削過程中出現彎曲、扭轉變形及扎刀等現象,加工難度也就隨之增大,保證細長絲杠的加工精度相對較難。

影響細長絲杠加工精度的因素有很多,總結得到以下三個方面的內容:

一、振動變形

細長絲杠的長徑比(L/D)較大,剛性較差,在其自重和切削力的作用下,容易振動以致引起扎刀或頂彎工件。針對這一現象,工藝上常采用以下措施:

1.采用一夾一頂裝夾方式,該方式比兩頂尖剛性好

為避免過定位,卡爪夾持部位要較短或在卡爪與工件之間墊入鋼絲。并且可采用反向進給切削,即車刀從卡盤方向往尾座方向進給來加工細長軸,如圖1所示。由圖得到,工件受到軸向拉力,能消除振動,減小變形。

2.使用中心架來支撐細長軸

可先在毛坯中部拉出一小段外圓來作為溝槽,要求此溝槽要有較好的粗糙度以及較小的同軸度公差。也可以使用套筒來做過渡支承。

3.利用三爪跟刀架來支承

三爪底部的卡爪用彈簧支承,工件在車削中由三只卡爪和車刀共同抵住,使得工件上下、左右都不能移動,從而不致產生振動。另外,將卡爪前端的形狀由小曲面改為寬圓弧,大大增加了支承卡爪與工件的接觸面積。其材料選用鑄鐵或青銅。車削前,卡爪的支承面與零件研配,使支承面與零件吻合。在車削過程中,跟刀架的三個支承卡爪與車刀組成兩對徑向壓力,平衡了切削時產生的徑向力,這樣可提高轉速和進給量而又不增大振動。同時在使用的過程中要正確調整支承爪的松緊程度。

4.安排合理有序的工藝過程

例如,在有可能產生變形的工序后面,增設校直工序。一般在其毛坯正火后、粗及半精車外圓后、精車螺紋前等都要進行校直。

二、受熱變形

由于工件在加工時,刀具完成一個行程的切削較長,會產生大量的切削熱,工件因切削熱的作用而產生軸向線形膨脹,是加劇彎曲變形的重要原因。以下措施有利于解決受熱變形帶來的影響。

尾座頂尖的支頂力適當,刀具完成一個形成的切削后,可松開頂尖重新支頂。

使用彈性回轉頂尖,可有效地補償工件受熱變形伸長,減小工件彎曲,利于車削順利進行。

粗加工后受熱變形應進行高溫回火,消除所產生的內應力,然后再進行校直并且滿足一定的徑向圓跳動公差。

選擇正確地切削液及時地進行冷卻。其做法不僅可以減小熱變形伸長,還可防止跟刀架支承爪拉毛工件,提高刀具的使用壽命。

合理選擇刀具幾何參數。

三、其他影響因素

機床及其部件的精度、加工過程中的熱處理工序等都對細長絲杠的加工精度產生較大的影響。

1.機床本身的精度影響

例如主軸和絲杠地軸向竄動會造成螺紋局部螺距不正確;尾座如果未調整適當,則會造成中徑不符合要求,機床溜板的竄動會產生扎刀或頂彎工件現象。因而車削螺紋前應先對絲杠、主軸及卡盤、導軌等進行檢查,凡不符合要求的要加以調整,從而確保車削的需要。

2.合理安排熱處理工序對于提高細長絲杠的加工精度有重要作用

對毛坯地正火是為了細化晶粒、改善切削性能,便于粗加工;在加工過程中多次安排時效處理目的是消除內應力,使絲杠精度在長期使用中穩定不變。

保證細長絲杠的加工精度是一項難度較大的工作,要求工人要有較高的技術水平,只有這樣才能完成細長絲杠的正常車削。

(作者單位:山東省淄博市技術學院)