活塞桿加工工藝方法研究

邢磊 梁佳文

（沈陽遠大壓縮機股份有限公司，遼寧沈陽 110027）

活塞桿加工工藝方法研究

邢磊 梁佳文

（沈陽遠大壓縮機股份有限公司，遼寧沈陽 110027）

俗話說車工怕桿，意思是說車工加工細長桿類零件時很不容易達到技術要求，一個是尺寸公差很難保證，另一個是桿類零件加工后是彎曲的。往復式壓縮機的活塞桿就是這種典型的細長桿類零件，尤其是采用液壓連接的活塞桿，長徑比較大，加工難度較大，出現彎曲桿的可能性隨之增高。如果將一根彎曲的活塞桿安裝在壓縮機上，那么活塞桿在往復運動中是跳動的，填料函中的密封環就會隨著活塞桿的跳動而跳動，從而導致氣體無法密封而大量外泄。同時，活塞桿的跳動也將引起整臺機組的振動，從而使設備無法安全運行。因此，尺寸公差及形位公差完全合格的活塞桿是往復式壓縮機正常運轉的首要條件之一。

活塞桿 加工方法 壓縮機 公差

1 引言

怎樣才能生產出合格的活塞桿呢？下面就活塞桿產生彎曲的原因進行分析，總結出對活塞桿加工有影響的幾點要素。

2 切削力的分析

2.1 總切削力F

在切削過程中，為了克服金屬材料的變形抗力以及摩擦阻力，刀具必須受到一個作用力F，稱之為總切削力。由于總切削力的方向及大小會隨著切削條件的變化而變化，故應將總切削力分解成以下幾個既定方向的分切削力。

2.2 主切削力Fc

主切削力Fc是總切削力沿主運動方向的分力。在切削加工中，所消耗功最多，所以它是計算機床功率、刀桿、刀片強度以及夾具設計、選擇切削用量的主要依據。

2.3 給力Ff

進給力Ff是總切削力沿進給運動方向的分力。車外圓時，它作用在進給機構上，是設計計算進給機構強度的依據。

2.4 背向力Fp

背向力Fp是總切削力沿工作平面垂直方向的分力。車外圓時，背向力使工件彎曲變形或振動，對加工表面質量影響極大，所以在加工桿類零件時應盡可能設法減少背向力Fp。

3 影響切削力的因素

3.1 工件材料

工件材料的硬度或強度越高，切削力越大。工件材料的塑型或韌性越好，變形抗力和摩擦阻力大，切削力也越大。

3.2 切削量

切削量取決于切削速度和進給量以及背吃刀量，切削速度是通過影響切削變形程度來影響切削力的，切削變形大，則切削力增大。

進給量和背吃刀量增大，分別使切削寬度和切削厚度增大，切削層面積也增大所以變形抗力和摩擦阻力也增大，則切削力也就隨之增大。但是兩者影響程度不同，當背吃刀量增大一倍時，主切削力也增大一倍，但當進給量增大一倍時，主切削力只增大75%～90%。

3.3 刀具的因素

前角增大，切削變形減少，切削力也減少，并且前角對進給力及背向力的影響比對主切削力的影響大。

主偏角與副偏角主要影響三個切削分力的大小和比例關系。在刀具圖弧半徑為零時，增大主偏角可減少主切削力，同時可使背向力減少，進給力增大。同理，增大副偏角也可使背向力減少，有利減小工藝系統的彈性變形和振動。

4 選擇合適的刀具角是加工活塞桿的關鍵

通過上面的分析，我們知道選擇合適的刀具角度對活塞桿加工至關重要，減少背向力是加工細長桿類的關鍵，下圖說明一下車刀的角度及作用。

圖1 車刀的主要角度

4.1 主偏角Kr

主偏角Kr是主切削平面與假定工作排平面間的夾角，其作用是改變切削力和刀頭的受力情況和散熱條件。當主偏角Kr等于90°左右時，背向力趨近零，也就是說明我們在加工桿類零件時將車刀的主偏角取90°左右，對減少零件的彎曲度是有利的。

4.2 副偏角K'r

副偏角K'r是副切削平面與假定平面間的夾角。其作用是減少副切削刃與工件已加工表面間的摩擦，但是副偏角也不要取的太大，因為副偏角過大會降低刀具的強度。

4.3 刀尖角εγ

刀尖角εγ是主、副切削平面間的夾角。刀尖角的大小可以用下式計算εγ=180°-（Kr+ K'r），刀尖角的大小影響刀尖處的強度和散熱面積。

4.4 刃傾角λs

刃傾角λs是主切削刃與基面間的夾角。以基面為基準，當主切削刃在選定點以后的部分位于基面之上時，規定刃傾角小于0°，當主切削刃位于基面上時，刃傾角等于0°。

4.5 前角r0

前角與基面間的夾角為前角r0，以基面為基準，當前面在基面之上時，規定前角小于0°，當前面在基面之下時，規定前角大于0°，當前面和基面重合時，前角等于0°。

增大前角能使刃口鋒利，減少切削變形，減少切削力，并使切削容易排出。但使前角增大會降低刀頭強度。

4.6 后角α0

后角α0是后面與切削平面間的夾角，后角能減少后面與工件之間的摩擦。后角愈大，切削刃愈鋒利，但影響刀頭強度。（如圖1）

5 保證活塞桿中心孔的同軸度

保證活塞桿兩端中心孔的同軸度是活塞桿加工的關鍵所在。因為活塞桿的加工工序較多，而中心孔是各道工序周轉中的定位尺寸。如果活塞桿兩端的中心孔不在同一軸線上，那么在各道工序周轉時由于裝夾用力的差異，活塞桿各外圓面就會造成微小的變動，活塞桿的加工質量會降低。

6 中心架的調整

為防止活塞桿加工時產生彎曲，都設置中心架，以克服背向力造成活塞桿彎曲。需要注意中心架的夾固力的調整，使三個支承爪受力均勻，支承力大小要合適，過大會使摩擦力增大，過小時將起不到夾固的作用。支承爪與工件接觸處需要經常加油潤滑，以防止拉毛工件及摩擦發熱。同時也應注意尾座頂尖的頂固力。粗加工時可適當增大頂固力，以防工件脫落，精加工時頂固力要適當減小，以防頂彎活塞桿

［1］顧崇.《機械制造工藝學》.陜西科學技術出版社，1994年6月.

［2］張帆.《機械精度設計與檢測》.陜西科學技術出版社，2006年5月.

［3］李益民.《機械制造工藝設計簡明手冊》.機械工業出版社，1999年10月.

［4］艾興.《切削用量簡明手冊》.機械工業出版社，2000年3月.

［5］徐鴻本.《機床夾具設計手冊》.遼寧科學技術出版社，2003年10月.

［6］楊黎明.《機床夾具設計手冊》.國防工業出版社.