在鏡面軸加工過程中,加工應(yīng)力集中導(dǎo)致的軸體變形是一個關(guān)鍵問題,以下是幾種有效的解決方法:
一、優(yōu)化加工工藝參數(shù)
合理的切削參數(shù)對于減少應(yīng)力集中至關(guān)重要。在切削速度方面,不能過高也不能過低。如果切削速度過快,會產(chǎn)生大量的切削熱,導(dǎo)致材料局部膨脹和收縮,從而產(chǎn)生應(yīng)力。例如,對于鋼材的鏡面軸加工,切削速度一般控制在合適的范圍內(nèi),如 100 - 200m/min。進(jìn)給量也需要精細(xì)調(diào)整,過小的進(jìn)給量會使刀具在同一位置停留時間過長,增加應(yīng)力,而合適的進(jìn)給量可以使切削力均勻分布,減少應(yīng)力集中。通常,進(jìn)給量可以根據(jù)軸的直徑和材料等因素設(shè)定在 0.05 - 0.15mm/r 之間。切削深度同樣需要謹(jǐn)慎控制,應(yīng)采用多次小切深的方式,避免單次切削深度過大而引起應(yīng)力突變。
二、采用合適的刀具和切削方式
刀具的幾何形狀和材質(zhì)對加工應(yīng)力有顯著影響。選擇具有合適刃口半徑的刀具,刃口半徑過大容易產(chǎn)生較大的切削力,進(jìn)而導(dǎo)致應(yīng)力集中;刃口半徑過小則刀具容易磨損,影響加工質(zhì)量。例如,使用涂層硬質(zhì)合金刀具,涂層可以降低刀具與工件之間的摩擦系數(shù),減少切削熱的產(chǎn)生。在切削方式上,采用順銑方式相較于逆銑能夠更好地減少加工應(yīng)力。順銑時,切削力的方向有助于工件的壓緊,而逆銑會使工件有抬起的趨勢,增加應(yīng)力產(chǎn)生的可能性。
三、進(jìn)行有效的熱處理和時效處理
在加工前或加工過程中對軸體材料進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硎菧p少應(yīng)力集中的有效措施。例如,對金屬材料進(jìn)行退火處理,可以消除材料內(nèi)部的殘余應(yīng)力。退火溫度和時間需要根據(jù)材料的種類和性能要求進(jìn)行準(zhǔn)確控制。對于一些高精度的鏡面軸,在粗加工后還可以進(jìn)行時效處理。時效處理可以使材料內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,進(jìn)一步釋放加工過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。比如,鋁合金鏡面軸在粗加工后,在一定的溫度(如 150 - 200℃)下進(jìn)行時效處理數(shù)小時,能夠有效減少后續(xù)精加工時的應(yīng)力變形。
四、合理的裝夾方式
正確的裝夾方式可以避免因裝夾力過大而產(chǎn)生應(yīng)力集中。在裝夾時,要確保裝夾點(diǎn)的分布均勻,并且裝夾力適中??梢圆捎脧椥匝b夾裝置,如使用液壓卡盤等,它能夠根據(jù)軸體的尺寸和形狀自動調(diào)整裝夾力,使裝夾力均勻地作用在軸體上。同時,對于細(xì)長的鏡面軸,可以采用輔助支撐裝置,如中 心架等,來減少因自身重力和切削力引起的變形和應(yīng)力集中。