一文了解裝夾方式對零件加工精度的影響
在機(jī)械加工中,工件在開始加工前,首先必須使工件在機(jī)床上或夾具中占有某一正確的位置,這個過程稱為定位。為了使定位好的工件不會在切削力的作用下發(fā)生位移,使其在加工過程始終保持正確的位置,還需將工件壓緊夾牢,這個過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個過程合起來稱為裝夾。
本文對常見的裝夾方式大致概括為夾、頂、壓、抱、撐、拉、擠、吸和粘等幾種,并從這幾個方面,談?wù)勂鋵庸ぞ鹊挠绊憽?
(1)夾:即卡盤上卡爪的夾、撐和平口鉗的夾持,此類裝夾方式最為常見。當(dāng)裝夾位置在不易變形處,對零件加工精度影響不大;但當(dāng)裝夾位置在薄壁、易變形處,則對加工精度影響很大。對精度較高的零件,即使有熱處理工序,也只能減小而很難消除裝夾應(yīng)力對加工精度的影響。對于回轉(zhuǎn)體類零件,主要影響的是圓度、圓柱度,用千分表、千分尺很容易檢測到卡爪裝夾的位置。對于薄板類零件,主要影響的是平面度、平行度。
(2)頂:即常見的一夾一頂或兩頂加工bvty.VIP。此類裝夾方式只要把頂尖孔精度做好,就比較容易加工出精度高的零件。但對于細(xì)長桿類零件,有時就必須安裝中心架、跟刀架等。
(3)壓:即采用壓板或螺釘壓緊的辦法。此類裝夾方式也很常見,主要是加工好定位基準(zhǔn)面的平面度,就容易加工出精度高的零件。但此類裝夾方式,要求定位、壓緊處剛性較好,不易引起零件變形;對定位面、壓緊位置的選擇、零件結(jié)構(gòu)等有一定的要求。
(4)抱:即扇形軟爪或開口胎的抱、撐(見圖1)。此類裝夾方式在車削加工中尤為常見,主要是針對薄壁回轉(zhuǎn)體類零件。原理都一樣,就是盡可能利用胎具大的面接觸替代卡爪直接裝夾的線接觸,來減少薄壁處的變形。它們對薄壁處圓度和圓柱度影響很小。用扇形卡爪調(diào)頭加工零件,可以達(dá)到同軸度φ0.01mm的精度,開口胎則要稍差一些;但是對于高精度零件,不建議采用此種辦法。此類裝夾方式有兩點(diǎn)局限性。一是要盡可能使用手動卡盤依靠操作人員經(jīng)驗控制夾緊力。由于夾緊力小,在加工過程中就必須嚴(yán)格控制吃刀量;二是零件尺寸稍有變化就必須重新加工胎具,而很難改制,浪費(fèi)較大。
(5)撐:即開槽脹胎撐內(nèi)孔(見圖2)。此類裝夾方式也主要是針對壁很薄、無法采用心軸、壓板壓緊裝夾方式的回轉(zhuǎn)體類零件。胎具先加一定的預(yù)緊力,兩頂加工脹胎外圓(與工件內(nèi)孔相配,間隙不要過大),達(dá)到較好的圓柱度;將加工好內(nèi)孔的零件裝上,擰螺母使脹胎向左移動時外圓脹大,達(dá)到撐緊工件的目的,然后兩頂輕車外圓即可。此類裝夾方式加工,一是零件的端面無法做可靠定位,加工精度一般也都不會太高,但壁能夠加工的很??;二是對操作人員經(jīng)驗有一定的要求,要注意控制好脹緊力。
(6)拉:即用拉桿或螺釘、螺紋胎具拉緊工件(見圖3)。此類裝夾方式主要針對加工處或壓緊處剛性不是很好、易變形或不易壓緊的高精度零件。此種方式要求安裝定位面的平面度比較好。底面通過螺釘拉緊后,加工部分處于相對自由的狀態(tài),這樣在加工過程中就能夠使應(yīng)力得到較為充分的釋放,從而得到較高精度的工件。
若采用壓板壓緊方式(見圖4):在理想狀態(tài)下,應(yīng)該是壓板后端墊塊與工件壓板槽共面,壓板壓緊后,工件就只受到向下的力。而實(shí)際狀態(tài)往往是,壓板后端墊塊會略高于工件壓板槽面,壓板壓緊后,工件不但受到向下的軸向力F 1,還有徑向力F 2(見圖5)。由于有外界施加的力,并且在加工過程中又無法充分釋放應(yīng)力,所以就會對加工精度造成一定的影響(這種影響在精度不太高的加工中是反應(yīng)不出來的)。
(7)擠:即壓板側(cè)面逼近。此類裝夾方式,主要是加工剛性不足的板料。將四周墊塊處于與工件接觸但不受水平力的狀態(tài)后,壓緊墊塊(見圖6)。工件這時沒有受到垂直方向的外力限制,而是處在一種相對自由的狀態(tài)下。在這樣的狀態(tài)下反復(fù)輕鏜銑兩大面,能夠使加工應(yīng)力得到較為充分的釋放,所以加工后工件變形就較?。ㄖ饕谴怪狈较蛴捎谇邢髁Φ挠绊憰形⑿〉淖冃危?,平面就能夠得到較高的精度(平面度、平行度)。
(8)吸:即磁力吸盤及真空吸盤吸住工件。磁力吸盤吸附工件的裝夾方式,最常見的就是平面磨床。但是這種裝夾方式有一定的局限性。一是材料必須顯磁性,能夠被吸??;二是工件剛性要比較好,這樣加工出來的平面幾何公差才能好。如果是薄板類剛性較差的零件,那么加工出來就只能保證兩大面等厚,而無法保證平行度、平面度。
真空吸盤吸附工件,也仍然存在一定局限性,一是對零件結(jié)構(gòu)有一定要求,能有吸附的位置而且不漏氣;二也要求工件剛性比較好,否則加工出來就只能保證兩大面等厚,而無法保證平行度、平面度;三是定位面必須平面度、表面質(zhì)量好,這樣才能吸附上、吸附牢靠。
(9)粘:即用膠或蠟粘住工件。此類裝夾方式,主要是針對薄板類零件的加工。薄板零件一般的裝夾方法就是鉗口夾緊或四周壓板壓緊。薄板零件在銑削加工過程中產(chǎn)生的切削力和熱應(yīng)力會使工件產(chǎn)生變形和熱膨脹,從而有向外伸展的趨勢,但是由于臺虎鉗鉗口或四周壓板的作用使工件不能自由的實(shí)現(xiàn)該方向的伸展,只能向上凸起,因此使工件在厚度方向的加工尺寸不一致,特別是中心部位被切除的更多些。
粘的辦法主要是利用粘接作用使工件固定在平板上,使工件能夠承受剪切力和剝離力,在加工過程中使工件在垂直方向上也不能發(fā)生位移,從而獲得一致的加工厚度尺寸。工件由于沒有受到附加的外力限制,而能夠在變形時處在一種相對自由的狀態(tài)下,使加工應(yīng)力得到充分的釋放,所以加工后工件變形就較小。但是,加工時必須使切削力和切削量非常小。
以上幾種裝夾方式,加工時可根據(jù)零件形狀及精度要求進(jìn)行選擇。對于高精度零件的加工,一定要從粗加工開始就注意方式的選擇,否則裝夾應(yīng)力會一直伴隨整個加工過程,影響精度要求,不論你是否做時效熱處理。
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