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液壓閥制造中應用硬車切削試驗的工藝系統配置

作者:二手挖掘機 來源:juhua355556.cn 發布時間:2015-11-24

摘要:針對液壓支架所用的閥類零件加工要求,分析硬車切削試驗時的工藝系統配置。要分析數控車床(床身組件、主軸組件、導軌刀台組件等)、刀具系統、工裝夾具系統方面的組合配置。

針對液壓支架所用的閥類零件加工要求,分析硬車切削試驗時的工藝系統配置。要分析數控車床(床身組件、主軸組件、導軌刀台組件等)、刀具系統、工裝夾具系統方面的組合配置。

1 硬車切削實驗零件

選擇液壓支架所用的閥類型零件進行硬車切削試驗的加工對象,其具體的零件如圖 1 所示。

圖 1 所示零件是液壓支架用閥零件中适合采用硬車工藝的連續加工代表性零件,不論從零件的結構特征還是産品的精度要求等方面都同樣具有普遍的代表性。 以此進行工藝試驗,其試驗結果對液壓支架用閥零件的硬車加工将具有普遍的指導意義和應用價值。 圖 1 零件材質 3cr13 ,零件硬度hrc52~57。

2 數控機床的确定

根據液壓支架閥類型的結構特點,選擇數控車削中心作為加工設備。 主要考慮數控車床的床身、主軸組件、導軌、刀塔的剛性。

在硬車工藝系統中數控車床剛度及其精度對硬車削的加工精度起主要的決定作用。 随着國内外數控車床設計、制造和應用技術的不斷發展,目前市場上的數控車床大都采用了許多增加機床剛性、減少機床熱變形、提高機床精度及精度保持性等方

面的措施,使得數控機床的外部造形、整體布局、傳動系統以及刀具系統等方面都發生了很大的變化。當機床的靜态剛性一定時(不再可能增加),采用增加阻尼等措施來增加機床的動态剛性是很有必要的。 因為硬車的加工質量、刀具壽命等都與機床動态剛性有關。 高的機床動态剛性的意義在于:減少加工過程的振動、有效提高刀具壽命、更好的零件加工質量、更高的生産效率、最少的機床及其切削參數的調整。 隻有所有這些特征的盡可能優化組合才能為在數控車床上實現硬車加工工藝提供必要的可行性和可靠性。

綜合對數控車床各主要組件在硬車切削加工方面的性能要求和對具體機床的相應結構及其性能分析采用美國哈挺公司設計制造的 quest 系列數控車床(車削中心)家族中的 gt27 數控車床。 該數控車床采用 harcrete 花崗岩聚合物床身的超高減振結構,使得其良好的剛性和熱穩定性保證了加工工件的尺寸精度和表面光潔度。 床身直接放在地面上的防振墊闆上,從而形成了強固的四點支承系統;互換式具頂闆的燕尾結構,在切削過程中能産生最大的構剛性和刀具夾持力。 牢固的新型燕尾刀具系統, 可在大範圍選用圓柄和方柄刀座,以盡量減小刀具振顫,振動和磨損,從而保證精确加工和良好的表面光潔度。 gt27 數控車床具有适合硬車加工的機床剛性、夾具系統剛性(直接式彈簧卡頭)、 良好的抗振性能、 高剛性的裝夾刀具系統等。

3 硬車刀具配置

在用于硬車加工的數控車床的配置條件基本滿足的前提下,刀具系統的合理配置對硬車試驗的成功與否起着關鍵的作用。 選擇刀具系統當然包括刀杆、刀片及其自身的裝夾系統。 系統的剛性需要重點考慮,然後是刀杆、刀片等按照工藝條件和經濟性等方面的綜合評價選擇。 高質量的硬車加工不僅要求高剛性的輪廓加工機床,同時要有與之相适應的硬車加工刀具。 根據目前硬車技術的研究和實踐,用于硬車加工的刀片中立方氮化硼(cbn-cubicboron nitride)刀片具有明顯的被選擇優勢。 刀具的幾何結構特征對硬車也有一定的影響, 有研究表明通過使用正确的刀尖圓弧半徑、進給率或新的修光刀片技術組合,硬車削能獲得比磨削更好的表面光潔度。 在刀具的幾何結構特征中對實現硬車的影響,主要包括刀尖圓弧半徑、刀具刃口修磨與棱邊、刀具前角、後角、餘偏角、副偏角和刃傾角等。 綜合考慮選擇型号為 np-dcmt11t304fw2jr mb8025用于圖 1 類型的連續加工表面的零件的硬車工藝試驗:

具體代号意義如下

np———新型小刀頭。 焊接式,超強的焊接強度,按不同用途對刀刃進行修磨,使連續和斷續切削性能提高,小刀頭刀片壽命長、費用低,工具管理容易,生産效率提高;

d———刀片形狀代号,代表 55°菱形刀片;

c———刀片後角為 7°;

m———刀片精度等級為 m 級。 具體精度指标為:刀尖高度允差±0.025 mm、 内接圓允差±0.025 mm、厚度允差±0.13 mm;

t———刀片有中心孔和斷屑槽。 精密級斷屑槽(如 pk 型)用于鋼的精密加工,切削處理性能佳,适應于微小切深和小進給;磨削型斷屑槽(如 fs 型)用于精密精加工, 切削處理性能優于狹棱邊斷屑槽,刀刃鋒利,加工表面質量良好。 斷屑槽類型已标準化、系列化,直接與相應的刀片類型匹配;

11———刀片切削刃長度;

t3———刀片厚度 3.97 mm;

04———刀片的刀尖圓弧半徑 0.4 mm;

f———刀片用途,用于連續切削;

w———刀片具有修光刃;

2———刀片有 2 個切削刃;

j———刀片的主偏角為 93°;

r———刀具的進給方向為右進給方向;

mb8025———刀片材質代号, 主要成分是 cbn(微粒)、tin、al2o3。 采用最新燒結技術(粉末活性燒結法),為中速連續切削到高速斷續切削的第一推薦材料。

根據刀片的選擇和數控車床的刀具裝夾要求,同時兼顧刀杆對 iso 刀片的通用性,選擇具體型号規格為 sdjcr1212f11 的刀杆,具體的代号意義是

s———夾緊機構代号,代表螺釘壓緊型;

j———主偏角代号,代表 95°主偏角;

1212———刀柄斷面,代表 12 mm 的方刀柄;

f———刀柄長度,代表 80 mm。

在硬車加工過程中,刀具的安裝的懸伸應當盡量短,刀具的安裝中心尤其重要,特别是對于小直徑零件的加工,刀具保持對中,外圓加工時絕對不允高于零件中心,裡孔加工時絕對不允許低于零件中心。 為了減少镗削加工時的刀具受力可以采取以下措施:使用正前角為 55°或 35°刀片;選擇盡可能小的刀尖圓弧;減小切深;降低進給速度;提高切削速度等。 刀杆(刀體)的安裝時采用螺釘壓緊方式可以,采用套筒式夾緊更好,采用刀體全長度夾緊方式最好。

4 夾具及裝夾方式

在數控機床、刀具等工藝系統确定以後,用于硬車工藝試驗的加工零件的裝夾方式、 定位精度、裝夾系統剛性等對硬車工藝試驗的成功同樣起着關鍵的作用, 因此合理地選擇工件的裝夾方式,采用合适的夾具是硬車工藝試驗的一項相當重要的環節。

傳統的車床加工采用的是三爪卡盤的方式,到目前為止大多數的數控車床仍然采用這種傳統和通用的裝夾方式。 它屬于單點接觸方式,夾緊力相對較小、夾緊系統的剛性較差,由于受卡爪的磨損、主軸旋轉的較大離心力等的影響其動平衡能力較低,使其絕對轉速受到限制。 一般不能用于機床主軸速度要求很高的切削加工的工藝系統中。 于是在機床制造商的設計研究中就開發和應用了彈簧夾頭的面接觸(見圖 2)加工零件裝夾方式,極大地增加了零件夾緊力、 減少了主軸高速運轉時的離心力,有效地增加了工藝系統的剛性,使其在高速車削和硬車加工工藝中得到廣泛的應用。

工件裝夾是否可靠, 直接影響硬車的質量 ,希望最小的切削點到主軸前軸承的距離,以增強工藝系統的剛性,盡量減少使用快換夾具系統。 液壓支架所用閥類零件的裝夾方式選擇哈挺輪廓适應彈簧夾頭(scc),該裝夾方式使得棒料的硬車加工能力上了一個新的台階。 哈挺輪廓适應彈簧夾頭有一系列的尺寸和形狀可以滿足外徑和内徑的夾緊需求。輪廓适應彈簧夾頭定心度好,夾緊力适中,并且可以在工件上實施多點夾緊。 在非圓零件上徑向分布着 8 個以上的獨立夾緊點,每一個卡爪的壓力均相等。 因為這種夾緊系統可以使零件的形狀盡可能保持初始狀态,零件在加工後的圓度可以比未加工前平均提高 9~11 倍。

5 結語

綜合前面分析,在對液壓支架所用的閥零件圖 1進行硬車切削實驗時其工藝系統的設置為:數控設備選擇适合硬車加工的美國哈挺公司制造 quest 系列 gt27 數控車床; 切削刀具的選擇主要選擇刀具的材料、 刀片的幾何結構特征和裝夾刀具用的刀杆; 加工零件的裝夾工具選擇 gt27 機床直接配置的最新型的可适應彈簧夾頭裝夾。

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