針對(duì)采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝的淺析

孫天明

摘 要：作為車(chē)削加工中的關(guān)鍵工藝技術(shù)，應(yīng)用細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝對(duì)保證車(chē)間生產(chǎn)效率有非常重要的作用。通過(guò)介紹細(xì)長(zhǎng)軸加工技術(shù)的特點(diǎn)，具體探討了采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝措施，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；細(xì)長(zhǎng)軸；加工工藝；車(chē)削加工

中圖分類(lèi)號(hào)：TH133.2；TG51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.077

在車(chē)削加工中，一般將工件長(zhǎng)徑比高于12的軸稱(chēng)作細(xì)長(zhǎng)軸。由于細(xì)長(zhǎng)軸具有剛性性能和熱擴(kuò)散性能差、自身細(xì)長(zhǎng)等特性，在車(chē)削過(guò)程中存在刀具磨損過(guò)快、走刀時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題，進(jìn)而對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸工件的位置、形狀、尺寸精度和表面品質(zhì)等產(chǎn)生影響。而采煤機(jī)作為重要的細(xì)長(zhǎng)軸加工工件，如何改善其加工工藝已經(jīng)成為了加工企業(yè)面臨的重要問(wèn)題。因此，加大對(duì)有關(guān)采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝的研究，對(duì)于提升采煤機(jī)工件質(zhì)量有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 細(xì)長(zhǎng)軸加工技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 高廢品率

在使用中心架、跟刀架等輔助工夾具時(shí)，有較為精確的操作技能標(biāo)準(zhǔn)。在加工過(guò)程中，很容易增加工夾刀具、機(jī)床等部分之間的協(xié)調(diào)困難，產(chǎn)生多種振動(dòng)因素，進(jìn)而影響加工精度。另外，由于刀具連續(xù)切削周期過(guò)長(zhǎng)、磨損程度較高，所以，可能會(huì)使工件表面粗糙度和形位精度較差，工件容易出現(xiàn)竹節(jié)、振紋、翹曲和錐度大等瑕疵而報(bào)廢。由此可知，細(xì)長(zhǎng)軸加工難度比較大，應(yīng)重點(diǎn)做好加工前的準(zhǔn)備工作，妥善完成加工過(guò)程中的各個(gè)步驟。

1.2 熱變形比較大

在細(xì)長(zhǎng)軸工件車(chē)削的過(guò)程中，熱擴(kuò)散性能比較低，會(huì)增大線(xiàn)膨脹。在車(chē)削時(shí)，會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)切削熱而拉伸，同時(shí)，還會(huì)降低剛度，增大工件的變形度。嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)使工件在頂尖處卡位，終止加工。工件長(zhǎng)度熱伸長(zhǎng)量公式為：

ΔL=α×Δt×L. （1）

式（1）中：ΔL為工件長(zhǎng)度熱伸長(zhǎng)量，mm；α為材料線(xiàn)性膨脹系數(shù)；Δt為工件升高溫度，℃；L為工件總長(zhǎng)度，mm。

在計(jì)算時(shí)，需用工件溫度減去室溫。例如，車(chē)削直徑為36 mm，長(zhǎng)度為1 000 mm的細(xì)長(zhǎng)軸，其材料為45#鋼，在車(chē)削過(guò)程中，切削熱使得工件溫度增大30 ℃，由式（1）計(jì)算出細(xì)長(zhǎng)軸熱變形量為0.351 mm。如果將軸兩側(cè)固定，則此熱變形伸長(zhǎng)量可能會(huì)使工件徑向彎曲變形。

1.3 剛性差

因?yàn)榧?xì)長(zhǎng)軸工件長(zhǎng)徑比較大，所以，工件自重會(huì)對(duì)其造成影響，使其下垂。在高速旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，工件會(huì)受離心力的影響；在車(chē)削過(guò)程中，受切削力的影響，會(huì)使工件發(fā)生振動(dòng)或彎曲變形。

1.3.1 切削熱

在車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸的過(guò)程中，因?yàn)榈毒吲c工件間的摩擦?xí)纬蛇^(guò)大的切削熱，使細(xì)長(zhǎng)軸溫度不斷增加，造成細(xì)長(zhǎng)軸過(guò)長(zhǎng)。當(dāng)其伸長(zhǎng)量超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)使細(xì)長(zhǎng)軸因軸向擠壓而發(fā)生彎曲。

1.3.2 切削力

在車(chē)削加工中，切削力可分為軸向切削力、徑向切削力和切向力。其中，徑向力對(duì)工件變形的影響比較大，它會(huì)導(dǎo)致細(xì)長(zhǎng)軸順徑向方向被頂彎。另外，當(dāng)軸向力過(guò)大時(shí)，會(huì)使得細(xì)長(zhǎng)軸出現(xiàn)軸向彎曲。

2 采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝

2.1 加工前的準(zhǔn)備

2.1.1 調(diào)整跟刀架

跟刀架是細(xì)長(zhǎng)軸加工中的關(guān)鍵附件。跟刀架有很多種，無(wú)論選用哪種，其中心都應(yīng)與尾座頂尖和卡盤(pán)處于同一中心上。在某些情況下，可將圓柱鉸刀或圓柱銑刀安置在三爪卡盤(pán)上，夾持好后修正跟刀架支承頭。在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，應(yīng)盡量選用三爪跟刀架，其原料為普通灰鑄鐵的支柱。這種材料剛性較好，能保證加工精度，改善工件表面的光潔度，還不會(huì)對(duì)工件表面造成損傷。跟刀架爪應(yīng)保證與工件表面良好接觸，由技術(shù)人員操作，根據(jù)手感調(diào)整其壓力值，禁止過(guò)松或過(guò)緊——如果過(guò)松，工件會(huì)發(fā)生跳動(dòng)，出現(xiàn)竹節(jié)、三棱形或橢圓形瑕疵，增大表面粗糙度；如果過(guò)緊，工件會(huì)隨著走刀形成竹節(jié)形瑕疵，影響表面光潔度。

2.1.2 調(diào)整機(jī)床

在加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，需要占用床身導(dǎo)軌的大部分或整體，而機(jī)床自身的精度也會(huì)影響加工精度。因?yàn)闄C(jī)床導(dǎo)軌面有不同程度的磨損，所以，應(yīng)先調(diào)整機(jī)床，保證尾座頂尖中心和主軸中心的連線(xiàn)與導(dǎo)軌全長(zhǎng)平行。

2.1.3 校正棒料

對(duì)于采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸零件，應(yīng)使用熱校直法校正棒料，不應(yīng)選用冷校直，而且還應(yīng)避免錘擊。

2.2 選用恰當(dāng)?shù)膴A緊方式

一般情況下，原有的軸類(lèi)夾緊一端選用頂尖夾緊、一端選用三爪夾緊或兩端均采用懸臂夾緊和頂尖夾緊的方法。因?yàn)椴擅簷C(jī)細(xì)長(zhǎng)軸剛性比較差，采用上述夾緊方法很難保證加工精度。在加工過(guò)程中，應(yīng)選用一夾一拉、將工件兩側(cè)向外拉伸的方法。這種方法不僅會(huì)提高工件的剛度，還能改善工作效率。具體的夾緊方式是，使用車(chē)床三爪卡盤(pán)夾緊工件左側(cè)坯料，在尾端使用一個(gè)用于車(chē)床尾架頂尖固定的夾持器夾緊工件，形成適宜的拉緊力。但是，在此過(guò)程中，應(yīng)避免尾座套筒后退形成的拉緊力過(guò)大或過(guò)小——過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致工件拉長(zhǎng)過(guò)差；過(guò)小，會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的變形。為了改善尾部定位精度，夾持器與工件及其頂尖相結(jié)合的孔應(yīng)進(jìn)行過(guò)渡配合。

3 加工方式與車(chē)刀刃磨

3.1 車(chē)削

因?yàn)檫x用了上述拉緊夾持方式，所以，在車(chē)削時(shí)，應(yīng)選用正、反向進(jìn)給高速車(chē)削，以避免形成過(guò)大的切削變形。對(duì)于兩端頂緊的定位方式，在切削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，應(yīng)選用反向進(jìn)給，防止形成較大的切削變形。

3.2 車(chē)刀選用與刃磨

由于工件剛性性能比較低，刀具幾何參數(shù)很容易影響工件的振動(dòng)過(guò)程，所以，在選取車(chē)刀幾何參數(shù)時(shí)，半精車(chē)主應(yīng)注意以下內(nèi)容：應(yīng)選用較大的前角，將其控制在16°～30°之間，避免切削力過(guò)大；負(fù)刃傾角應(yīng)控制在1°～3°之間，確保切屑向待加工表面流動(dòng)；前刃面應(yīng)磨出1.5～3 mm的斷屑槽，因?yàn)榍行际呛苋菀讖澢蹟嗟模卉?chē)刀主偏角應(yīng)控制在76°～93°之間，以降低切削振動(dòng)機(jī)彎曲變形，進(jìn)而控制徑向分力；刀尖圓弧半徑應(yīng)控制在0.3 mm以?xún)?nèi)，從而減小徑向切削力。

3.3 精車(chē)

在精車(chē)時(shí)，應(yīng)注意以下2點(diǎn)：①負(fù)刃傾角應(yīng)在-1°～10°之間，以確保切屑能夠完全流向待加工表面；②應(yīng)研磨處理切削刃，保證其順直，粗糙度應(yīng)控制在Ra0.08 mm，主刀刃應(yīng)確保鋒利。

4 結(jié)束語(yǔ)

細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝的質(zhì)量會(huì)直接影響采煤機(jī)的整體工作效率和質(zhì)量，因此，相關(guān)技術(shù)與研究人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)有關(guān)采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝的研究，總結(jié)采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸加工工藝技術(shù)控制措施和關(guān)鍵環(huán)節(jié)的處理方法，逐步改善采煤機(jī)細(xì)長(zhǎng)軸的加工工藝。

參考文獻(xiàn)

[1]申?yáng)|東.車(chē)削加工細(xì)長(zhǎng)軸的工藝改進(jìn)研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2010（03）：74-75.

[2]殷紅.保證細(xì)長(zhǎng)軸加工質(zhì)量的方法與措施淺析[J].科技信息，2010（10）：57-58.

〔編輯：白潔〕

Shallow Analysis of the Processing Technology of the Slender Shaft of Coal Mining Machine

Sun Tianming

Abstract： As the key technology in the turning process， the application of slender shaft processing technology is very important to guarantee the production efficiency of the workshop. Through the introduction of the characteristics of the slender shaft machining technology， the paper discusses the process of the slender shaft processing technology of the coal mining machine， in order to provide reference for the related work in the future.

Key words： coal mining machine； slender shaft； processing technology； turning process

文章編號(hào)：2095-6835（2015）19-0078-02