油缸細(xì)長(zhǎng)活塞桿滾壓加工

鏡博士滾壓刀

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細(xì)長(zhǎng)活塞桿零件，是工程汽車吊里伸縮臂上用的細(xì)長(zhǎng)活塞桿，是一個(gè)關(guān)鍵零部件。由于它比較長(zhǎng)，尺寸精度及表面質(zhì)量要求又高，加工的困難是相當(dāng)大的。作者經(jīng)過(guò)多年的摸索，試加工，無(wú)數(shù)次的失敗。終于摸索出加工該類產(chǎn)品的一整套完整、成熟工藝，供各位同行參考。

    一、問(wèn)題的提出

    在車工工藝學(xué)里,當(dāng)工件長(zhǎng)度和直徑之比大于25(L/D>25)就構(gòu)成了細(xì)長(zhǎng)軸，而本文所述的活塞桿的長(zhǎng)度和直徑之比遠(yuǎn)大于此數(shù)(L/D達(dá)到70多)，俗話說(shuō)：“車工怕細(xì)和長(zhǎng)”。由于細(xì)長(zhǎng)軸本身剛性差，車削時(shí)因切削力、切削熱和振動(dòng)等因素的影響，加工起來(lái)相當(dāng)困難，在車削中，會(huì)出現(xiàn)相當(dāng)多的麻煩：（1）工件受切削力、自重和旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力的作用，容易產(chǎn)生彎曲、振動(dòng)等情況，嚴(yán)重影響其圓度、圓柱度、尺寸精度以及表面粗糙度等。（2）在切削過(guò)程中，工件受熱伸長(zhǎng)產(chǎn)生彎曲變形，易產(chǎn)生錐度、腰鼓形、麻花

    圖1（A）　活塞桿生產(chǎn)用圖

    形和竹節(jié)形等缺陷，使切削過(guò)程中出現(xiàn)很多不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題。所以車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，看似簡(jiǎn)單，但對(duì)刀具、機(jī)床精度、輔助工具和切削用量的選擇及對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)均有較高的要求。

    二、問(wèn)題的分析

    加工如圖1的活塞桿，主要需要解決的問(wèn)題是（1）￠70 dc3外圓尺寸精度和表面粗糙度。在粗車和半精車削時(shí)，由于工件剛性差，車削過(guò)程中易引起振動(dòng)，使圓度和圓柱度超差，直接影響到精車的順利進(jìn)行，（2）刀具耐磨性不好時(shí)（如用高速鋼作寬刀刃時(shí)）車至3000—3500mm時(shí)，刀刃已顯磨鈍，使外圓尺寸變化過(guò)大，容易產(chǎn)生扎刀現(xiàn)象，表面粗糙度值達(dá)不到技術(shù)要求。從微觀上看，有凹坑和凸棱，使密封圈較快磨損，降低了使用壽命，直接影響到整機(jī)性能上承諾的平均無(wú)故障工作時(shí)間。所以要解決好上述問(wèn)題，就必須解決好加工工藝問(wèn)題，解決好刀具材料問(wèn)題，解決好￠70dc3 的尺寸精度問(wèn)題和￠70dc3外圓的表面質(zhì)量問(wèn)題。

   三、問(wèn)題的解決（加工工藝）

   在車床加工這樣的活塞桿。我主要采用了以下加工工藝。

    檢查：檢查毛坯尺寸，看是否符合毛坯尺寸要求。

    校直：這是非常重要的一道工序。它直接影響到加工過(guò)程的順利進(jìn)行及加工后的產(chǎn)品質(zhì)量(加工后活塞桿的直線度)。此工序在自制的校直機(jī)上進(jìn)行。要求在兩支點(diǎn)支承，毛坯在自由狀態(tài)下在全長(zhǎng)的范圍內(nèi)圓跳動(dòng)在1.5mm以下。

粗車：用四爪卡盤(pán)一頂一夾裝夾，夾持毛坯的外園上套上一個(gè)開(kāi)口的￠5的鋼絲圈，這樣使毛坯與卡爪之間形成線接觸，起到萬(wàn)向調(diào)節(jié)作用，以免裝夾時(shí)形成過(guò)定位的現(xiàn)象（如圖2）   。后頂針最好采用彈性頂針頂持，較正工件中間的過(guò)渡套，使其圓跳動(dòng)0.3mm，上母線、側(cè)母線與導(dǎo)軌的平行度在0.30 mm內(nèi)　　　　　　　　　　　　　　　　　[url=]（見(jiàn)圖3示意圖）[/url]。車削時(shí)采用從床頭往床尾方向車削，這樣，軸向切削分力與正走刀相反，使工件切削時(shí)工件承受了軸向拉力，對(duì)減小振動(dòng)和彎曲變形，克服細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)常出現(xiàn)的缺陷有好處。         
0 W" Z- G" a: `3 k' a# S, e圖3過(guò)渡套的使用                        
跟刀架要采用三爪形式的跟刀架，以減少工件振動(dòng)和變形，提高加工精度彌補(bǔ)因工件剛性不足所引起的種種弊端。支承爪的

材料以QT60-2球墨鑄鐵為宜，因?yàn)殍T鐵耐熱性、耐磨性好，又不會(huì)刮傷工件表面，且能吸收振動(dòng)。不要用銅爪和鋼爪，因?yàn)殂~爪易磨損，鋼爪易與工件 “咬死” ，支承爪與跟刀架支柱為過(guò)盈配合,不得有松動(dòng)的現(xiàn)象，支承爪伸出長(zhǎng)度應(yīng)小于與跟刀架內(nèi)孔配合長(zhǎng)度的二分之一，支承爪與工件接觸面積應(yīng)超過(guò)80%，而且它的圓弧半徑應(yīng)與工件圓弧相一致,最好能按照下述方法進(jìn)行修磨：在靠近卡盤(pán)處將工件粗車一段,長(zhǎng)度大于支承爪的軸向?qū)挾龋�直徑與工件要求尺寸相同或稍大于工件成品尺寸0.1--0.2毫米，表面粗糙度值為Ra6.3以下,工件以300轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)，分別將三個(gè)支承爪逐步壓向工件表面進(jìn)行研磨,不允許用冷卻液沖掉研磨下來(lái)的粉末，在磨合2--3分鐘后再加機(jī)油進(jìn)行研磨，即可使用。使用時(shí)要重新調(diào)正支承爪，使其與工件輕輕貼合。跟刀架底面與拖板接觸面應(yīng)進(jìn)行研合，跟刀架應(yīng)裝在車刀后邊1.5--2毫米處，車刀軸向切入工件20--30毫米時(shí),應(yīng)迅速先外側(cè)、后上側(cè)將支承爪與工件已加工表面接觸，切削過(guò)程中，因?yàn)闄C(jī)床導(dǎo)軌磨損不均會(huì)引起跟刀架上支承爪對(duì)工件的壓力變化，但外側(cè)支承爪不得任意調(diào)整。為了減少跟刀架與工件的摩擦，車削過(guò)程中，要自始至終澆注充分的冷卻潤(rùn)滑液（乳化液）。車削時(shí)工件熱伸張比較嚴(yán)重，容易引起彎曲變形和振動(dòng)。如果不是采用彈性頂針時(shí)，要隨時(shí)注意調(diào)整尾座頂尖的松緊程度，頂尖的松緊以手指捏住時(shí)即停止轉(zhuǎn)動(dòng),手指松開(kāi)時(shí)頂尖即靈活轉(zhuǎn)動(dòng)為宜。大約在走刀長(zhǎng)度500毫米左右時(shí)就需要檢查一次，以防止工件由于產(chǎn)生軸向熱伸張引起的彎曲變形。尾座頂尖千萬(wàn)不可頂死。                                                                              
   刀具的選擇：車削此細(xì)長(zhǎng)活塞桿的￠70 dc3外圓時(shí)，選擇如圖4所示的主偏角為75°的左偏刀進(jìn)行粗車，車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，對(duì)工件來(lái)說(shuō)總希望盡量減少?gòu)较蛄Γ�但又希望保持一定的徑向切削力，將工件壓緊在跟刀架支承爪上。所以選擇主偏角為75°左偏刀較為合適，同時(shí)刀頭強(qiáng)度也較好。后角采用雙重后角，利于消振，而又不易崩刃。前角稍取大一些，約15°至20°，使切削輕快，減少切削力，減少切削變形。刃口處磨有0.1至0.2寬、0°至-5°的負(fù)倒棱，增加刀刃的強(qiáng)度，還修磨有0.2—0.3mm的過(guò)渡刃。前、后刀面要用油石研磨，盡可能降低表面粗糙度值,以利于提高刀具的耐用度。車刀刀片的牌號(hào)采用常見(jiàn)的YT15硬質(zhì)合金。切削用量的選擇為轉(zhuǎn)速n=300轉(zhuǎn)/分左右，不能過(guò)高，過(guò)高會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)等不良現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速過(guò)低效率會(huì)低，沒(méi)效益。進(jìn)給量f=0.3--0.4mm/轉(zhuǎn)，切削深度ap=2mm。粗車時(shí)主要控制好外圓的形狀公差，形狀公差控制不好，對(duì)后工序加工將會(huì)造成非常不利的影響。

   半精車：采用的裝夾方法、切削方法和刀具與粗車基本一樣。切削用量方面，切削深度ap=1mm左右，留精車余量約為0.1至0.2mm左右。進(jìn)給量f=0.2--0.3mm/轉(zhuǎn)。關(guān)鍵要控制圓度、圓柱度要符合圖紙要求。表面粗糙度為Ra6.3。

                                                                   　　　　　　　　　　　　　

                             圖4    75°車刀

    精車：精車首先要重新研磨跟刀架上的三個(gè)卡爪，采用跟刀架在前，刀具在后的切削形式，以便于測(cè)量尺寸，減小半精車時(shí)形狀誤差對(duì)精車的影響。采用寬刃刀車削。刀具形狀和角度如圖5所示。 寬刃刀刃口兩端各有一個(gè)8°的角度并與主切削刃用R10園弧聯(lián)接，起到切入工件時(shí)有一個(gè)緩沖和防止刀具兩端尖角扎入工件的作用。前角取25°至30°的較大前角，后角取5°到8°使刀具鋒利。前、后刀面要用油石研磨，盡可能降低表面粗糙度值,以利于提高刀具的耐用度和降低表面粗糙度。刀具材料采用硬質(zhì)合金YG6或YG8，選用的理由是因?yàn)樵摵辖鹩休^好的硬度、韌性和耐磨性（相對(duì)于高速鋼），而且容易磨得鋒利。不容易產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象。如果采用高速鋼刀具，耐磨性不夠好。車至3000mm左右時(shí)因刀具磨損而產(chǎn)生尺寸變化。采用YT15刃口容易產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象（微觀狀態(tài)下觀察）。切削用量的選擇是：切削速度n=8－12轉(zhuǎn)/分。進(jìn)給量f=10－15mm/轉(zhuǎn)。要控制好切削深度，使尺寸符合￠70-0.076-0.03的公差范圍之內(nèi)，表面粗糙度Ra1.6－0.8。

                    圖5  寬刃刀

　  滾壓：在車床上應(yīng)用滾壓工具在工件表面作相對(duì)滾動(dòng)，并施加一定壓力。強(qiáng)行滾壓。使金屬表層產(chǎn)生朔性變形。修整工件表面的微觀幾何形狀。降低表面粗糙度，提高工件表面硬度、耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度。是一種經(jīng)濟(jì)的、較易獲得較低表面粗糙度值的一種加工方法。本人在加工這種活塞桿時(shí)。由于無(wú)法用外圓磨床進(jìn)行加工，所以表面的最后光整加工采用了滾壓加工方法。由于工件是細(xì)長(zhǎng)桿，工件剛度較小，故采用鏡博士外徑型滾壓刀的方式滾壓，這樣可使?jié)L壓力相互低消，工件不受到勁向力的影響。滾壓工具見(jiàn)圖6。    在滾壓加工過(guò)程中要注意考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：滾壓力、滾壓過(guò)盈量、

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圖6　單個(gè)滾壓工具

進(jìn)給量、滾壓次數(shù)、滾壓速度、工件的原始條件和切削液等。

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圖8　三點(diǎn)滾壓示意圖　　

   滾壓力F

    滾壓力是滾壓過(guò)程中最重要的工藝參數(shù)，它是滾壓加工時(shí)滾壓工具對(duì)工件的壓力。但在滾壓過(guò)程中，起決定作用的不是滾壓力的總值，而是滾力和與滾壓工具和工件之間實(shí)際接觸面積A的比值，即單位滾壓力P。

    P=F/A　

    P的大小直接關(guān)系到工件表面的變形程度，因而影響壓光后的表面粗糙度和冷硬程度。合理確定滾壓力是比較復(fù)雜的，因?yàn)闈L壓力與各種滾壓參數(shù)都有關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，工件材料的硬度越高，原始表面粗糙度越高，滾壓元件工作型面曲率半徑越大，進(jìn)給量越大，滾壓力也相應(yīng)增大。這也是本人在細(xì)長(zhǎng)軸滾壓時(shí)采用鋼球式滾壓而不采用滾輪或滾柱滾壓的依據(jù)之一。同時(shí)，滾壓力的確定還要受工件的尺寸、結(jié)構(gòu)、以及工藝系統(tǒng)剛性等條件的限制。由于金屬組織的不均勻性和塑性變形的不均勻性，以及工件表面微觀不平的差別，按理論計(jì)算的滾壓力與實(shí)際有一定出入。我采用的辦法是用試驗(yàn)方法來(lái)確定滾壓力。比較直觀的辦法是用調(diào)節(jié)滾壓過(guò)盈量來(lái)控制滾壓力的大小。

    滾壓過(guò)盈量i

    工件外圓滾壓過(guò)盈量的一半是滾壓元件壓入工件表面的深度。ī是由兩部分組成的，i/2=e/δ。

   式中e-------工件被滾壓表面半徑方向上的彈性變形量（mm）；

   δ——工件的塑性變形量（mm）

    e和δ的大小均與材料的性能有關(guān)。在實(shí)際滾壓加工時(shí)，一般不用計(jì)算方法，而用行程試驗(yàn)法，即利用工件的一小段或?qū)ｉT(mén)的試驗(yàn)用工件，逐漸加大滾壓力進(jìn)行3－5次試驗(yàn)，隨時(shí)檢查滾壓質(zhì)量，合理選擇滾壓過(guò)盈量。

    進(jìn)給量f

    進(jìn)給量也是關(guān)系滾壓質(zhì)量的重要工藝參數(shù)。一般應(yīng)根據(jù)工件材料、形狀，滾壓元件和工件技術(shù)要求而確定。進(jìn)給量f過(guò)大工件表面粗糙度高（尤其是采用鋼球滾壓時(shí)）�！�F過(guò)小，工件表面內(nèi)重復(fù)滾壓，容易產(chǎn)生疲勞裂紋，也會(huì)降低滾壓質(zhì)量，一般采用f=0.1—0.25mm/轉(zhuǎn)，滾壓次數(shù)以1－2次為宜。

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龍九禪師

活塞桿我有看到用冷拉材料粗磨 高頻  棍校 點(diǎn)校 精磨的

8 M0 j( h: B6 F不過(guò)比較短  都不到500長(zhǎng)

我的心夢(mèng)

長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)了.謝謝樓主的分享

tyn57

長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)了.謝謝樓主的分享

mixin0756

看不到圖？？？

鏡博士滾壓刀

鏡博士滾壓刀

http://hiphotos.baidu.com/%BE%AB%BA%E3%B5%DB/pic/item/ed3df654aa063c2e8435247f.jpg[/img]

龍三是我

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楊帥

    高頻淬火后車加工綜述
5 H6 }- ?) g* z& v    針對(duì)高頻淬火件的特點(diǎn)，出現(xiàn)以下情況時(shí)車加工最為有效：1，高頻淬火后變形大或者加工余量控制不嚴(yán)；2.高頻淬火時(shí)保護(hù)不到位，需要車掉淬火層。
    華菱超硬針對(duì)高頻淬火件車削用BN-S20牌號(hào)刀具，是一種可轉(zhuǎn)為的機(jī)夾刀片，它具有高的硬度同時(shí)，具備了一定抗沖擊韌性，能夠大余量切除淬硬層，替代大余量粗磨加工，或采用退貨后再進(jìn)行二次淬火的傳統(tǒng)方法，為用戶節(jié)約很多傳統(tǒng)工序和相應(yīng)的工序成本，并大幅度提高了生產(chǎn)效率。
# Q6 X  {# w# j# E' w    BN-S20刀片加工高頻淬火工件的切削參數(shù)
+ S( H) T# O. A% m) Q( z    1，硬車刀片的線速度：工件材料硬度越高，其切削速度應(yīng)越小。使用BN-S20刀片進(jìn)行車加工高頻淬火件時(shí)，刀片能夠承受的切削速度為80～200m/min，常用范圍為90～150m/min；當(dāng)采用大切深或強(qiáng)力斷續(xù)切削時(shí)，切速應(yīng)保持在50～100m/min。
5 J: N4 Q* v3 p- V- [    2，以車代磨的加工余量和BN-S20刀片的吃刀深度：高頻淬火后工件正常以車代磨時(shí)，其切深一般在0.1～0.3mm之間。當(dāng)熱處理變形或者加工余量大時(shí)，BN-S20刀片可以承受7mm左右吃刀深度，進(jìn)行大余量一次走刀完成加工。
$ K9 J) @0 ~3 h+ \0 t. e    3，進(jìn)給量：進(jìn)給量通�？梢赃x擇0.05～0.25mm/r之間，具體數(shù)值視表面粗糙度值和生產(chǎn)率要求而定。當(dāng)表面粗糙度要求為Ra=0.3～0.4洀時(shí)，采用超硬刀具可以代替精磨，由于加工效率高的原因，硬車削比用磨削經(jīng)濟(jì)得多。
    綜上：高頻淬火后車加工代替大余量粗磨時(shí)；需要刀片能夠承受較大切削加工余量，一次走刀切除淬硬層和淬火變形量是BN-S20的獨(dú)創(chuàng)特點(diǎn)之一；當(dāng)以車代磨經(jīng)精加工時(shí)，好的表面粗糙度保證是前提，應(yīng)該較小的進(jìn)給量和高的切削速度，來(lái)提高加工效率。
（作者單位：華菱超硬刀具研發(fā)部  河南科技大學(xué)熱處理研究中心）