阅读说明：本技术 一种车削薄壁钢套的方法 (Method for turning thin-wall steel sleeve ) 是由 徐嘉乐 汤龙昊 邹华杰 周岳 俞浩荣 姚素芹 袁志刚 吴新平 于 2020-11-04 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种车削薄壁钢套的方法,属于机械加工技术领域。解决了现有薄壁钢套工件难以批量生产,无法保证进度的问题。它包括将96％碳酰胺和4％火硝的混合物加热到140℃以上,制成自凝固剂,将第一批自凝固剂填充到工件的内孔中,填充高度为A,待第一批自凝固剂凝固,第一批自凝固剂凝固后,将第二批自凝固剂填充到工件的内孔中,填充高度为A,在工件的上端口盖上橡皮垫并将工件翻转180°,使未凝固的第二批自凝固剂流向下方,带第二批自凝固剂凝固,第二批自凝固剂凝固后,车削工件的外圆和端面,使用专用夹具对工件进行装夹,装夹后依次对工件内孔进行粗车和精车加工。它主要用于薄壁钢套的批量加工。(The invention provides a method for turning a thin-wall steel sleeve, and belongs to the technical field of machining. The problem of current thin wall steel bushing work piece be difficult to batch production, unable assurance progress is solved. Heating a mixture of 96% of carbamide and 4% of potassium nitrate to more than 140 ℃ to prepare a self-solidifying agent, filling a first batch of self-solidifying agent into an inner hole of a workpiece, wherein the filling height is A, after the first batch of self-solidifying agent is solidified, filling a second batch of self-solidifying agent into the inner hole of the workpiece, the filling height is A, covering a rubber pad on the upper end cover of the workpiece, turning the workpiece by 180 degrees, enabling the non-solidified second batch of self-solidifying agent to flow downwards, solidifying with the second batch of self-solidifying agent, turning the outer circle and the end face of the workpiece after the second batch of self-solidifying agent is solidified, clamping the workpiece by using a special clamp, and performing rough turning and finish turning on the inner hole of the workpiece in sequence after clamping. The method is mainly used for batch processing of the thin-wall steel sleeve.)

一种车削薄壁钢套的方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，特别是涉及一种车削薄壁钢套的方法。

背景技术

薄壁钢套是指只有外圆尺寸、内孔尺寸、长度尺寸三个尺寸的薄壁套，材料为中碳钢。薄壁钢套类零件壁厚很薄，径向刚度很弱，在加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响，极易变形，导致薄壁套的外圆尺寸要求、外圆圆度要求、外圆圆柱度要求难以保证；导致薄壁套的内圆尺寸要求、内圆圆度要求、内圆圆柱度要求难以保证；导致薄壁套的内、外圆同轴度要求难以保证。

薄壁钢套零件的加工无法直接使用普通的三爪卡盘或四爪卡盘装卡。因为薄壁钢套零件的壁厚较小，零件整体的刚度较差，一旦受到较大的径向夹紧力，薄壁钢套零件的圆形截面很容易变成被倒了角的三角形或被倒角的正方形。虽然三角形和正方形不是直接出现在被加工的部位，但是也会影响到被加工的部位，导致其在加工时，被加工部位不是一个绝对的圆形，也会或多或少的出现圆弧的外径局部变直的现象。从而导致在切削外圆时实际切削深度小于理论切削深度或切削内圆时大于理论切削深度的问题，最后工件卸下来后，因夹紧而产生的形变恢复后，被加工的工件局部出现壁厚超差的问题。

车床上用三爪卡盘装夹薄壁钢套外圆，精车一批薄壁钢套的内孔，车出的孔横截面为三棱形；由于工件为薄壁钢套，刚度较差，因此在夹紧力的作用下产生变形；在夹紧状态下，车出的孔横截面为圆形，但夹紧力去除后，由于工件的弹性恢复从而使孔成为三棱圆形。

现有车削薄壁钢套的方法：

1.大幅增加薄壁钢套内孔的余量，使薄壁钢套变成非薄壁钢套，三爪卡盘装夹解决外圆的车削问题，再采用开口套装夹精基准外圆，车削薄壁钢套内孔：用开口套改变三爪卡盘的三点夹紧为整圆抱紧，即用三爪卡盘夹持开口套使其变形并均匀抱紧薄壁套后再车削内孔。

2.大幅增加薄壁钢套内孔的余量，使薄壁钢套变成非薄壁钢套，三爪卡盘装夹解决外圆的车削问题，再采用大弧形软爪装夹精基准外圆，车削薄壁钢套内孔：改装三爪卡盘的三个卡爪，在三个通用卡爪上焊接大弧形软爪，增大夹持面积，减小薄壁套的夹紧和车削变形。

3.大幅增加薄壁钢套内孔的余量，使薄壁钢套变成非薄壁钢套，三爪卡盘装夹解决外圆的车削问题，再采用专用夹具装夹精基准外圆，车削薄壁钢套内孔。

4.装夹在花盘上车削薄壁套。

但是大幅增加薄壁钢套内孔的余量，解决基准外圆的车削问题，不仅浪费原材料，而且费工费时，批量生产浪费惊人，车削内孔要增加很多走刀次数。花盘上车削薄壁钢套只能解决大直径薄壁套的车削问题，不能解决中小直径薄壁钢套的车削问题了。当薄壁钢套的内孔、外圆余量正常时，不能用三爪卡盘装夹，不能解决基准外圆的车削问题。由于没有外圆这个精基准，就不能用开口套装夹外圆，车削薄壁钢套内孔；就不能用大弧形软爪装夹外圆，车削薄壁钢套内孔；就不能用专用夹具装夹，车削薄壁钢套内孔；即使车了，根本不能保证内、外圆的同轴度要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种车削薄壁钢套的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种车削薄壁钢套的方法，它包括以下步骤：

步骤1：将96％碳酰胺和4％火硝的混合物加热到140℃以上，制成自凝固剂，将第一批自凝固剂填充到工件的内孔中，填充高度为A，待第一批自凝固剂凝固；

步骤2：第一批自凝固剂凝固后，将第二批自凝固剂填充到工件的内孔中，填充高度为A，在工件的上端口盖上橡皮垫并将工件翻转180°，使未凝固的第二批自凝固剂流向下方，带第二批自凝固剂凝固；

步骤3：第二批自凝固剂凝固后，车削工件的外圆和端面，用三爪自定心卡盘定位夹紧工件左端，通过车床对工件右端部分外圆依次粗车和精车并车端面，用软爪调头定位夹紧工件右端，通过车床对工件左端部分外圆依次粗车和精车并车端面；

步骤4：外圆和端面加工完成后，将加工好的工件浸入40～50℃的热水中，使自凝固剂溶解并脱离工件，将工件清洗干净；

步骤5：使用专用夹具对工件进行装夹，所述专用夹具包括主轴联接件和螺母，所述主轴联接件的内孔与工件的外圆配合相连，限制工件的4个自由度，工件端面与主轴联接件的端面接触，限制1个自由度，所述主轴联接件与螺母螺纹连接，通过螺母轴向夹紧工件，装夹后依次对工件内孔进行粗车和精车加工。

更进一步的，所述步骤3中车削外圆时使用的车刀为93°月牙洼外圆车刀，刀片材料为YT15，刀杆材料为45钢，主偏角等于93°，前刀面磨出月牙洼卷屑槽。

更进一步的，所述步骤3中粗车外圆切削用量为：切削速度240m/min，进给量1.2mm/r，背吃刀量0.6mm。

更进一步的，所述步骤3中精车外圆切削用量为：切削速度300m/min，进给量0.2mm/r，背吃刀量0.3mm。

更进一步的，所述步骤3中车削时所用切削液为切削油。

更进一步的，所述步骤5中车削内孔时使用的车刀为内孔车刀，刀片材料为YT15，刀杆材料为45钢，主偏角等于60°，前角为30°，后角为12°，刃倾角为－45°。

更进一步的，所述步骤5中粗车内孔切削用量为：切削速度150m/min，进给量0.1mm/r，背吃刀量0.5mm。

更进一步的，所述步骤5中精车内孔切削用量为：切削速度200m/min，进给量0.05mm/r，背吃刀量0.1mm。

更进一步的，所述步骤5中主轴联接件的内孔与工件的外圆之间为间隙配合。

更进一步的，所述高度A为工件加工时车床三爪卡盘夹紧工件所需要的长度加15mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了现有薄壁钢套工件难以批量生产，无法保证进度的问题。本发明不需要大幅增加薄壁钢套内孔的余量，当薄壁钢套的内孔、外圆余量正常时，可以使用三爪卡盘装夹薄壁钢套，并能保证薄壁钢套的各项精度。可大幅提高薄壁钢套毛坯的刚度，使用三爪卡盘即可对薄壁钢套进行装夹，加工精度高。使用特殊的车刀，切削力小，减小了工件的变形；用专用夹具装夹，使其只受轴向夹紧力，不受径向夹紧力。

本发明具有以下优点：

1.用自凝固剂大大提高薄壁钢套毛坯的刚度，用三爪自定心卡盘定位夹紧薄壁钢套外圆，软爪调头定位夹紧外圆，车削外圆和端面，保证外圆的圆柱度要求，并能保证外圆与端面的垂直度要求。

2.使用93°小月牙洼外圆车刀，车刀形状如图3和4所示，此车刀切深抗力几乎等于零，因而可减小工件的变形。根据特殊的外圆车刀和薄壁钢套工件选择合理的切削用量。

3.车削薄壁钢套内孔使用如图2所示的专用夹具装夹，使工件只受轴向力夹紧工件，不受径向夹紧力，保证了薄壁钢套外圆与内孔的同轴度要求。

4.使用特殊的内孔车刀，该内孔车刀刀刃锋利，切削力小，减轻切削变形。切屑排向待加工表面，不致损伤内孔的已加工表面。

附图说明

图1为本发明所述的一种车削薄壁钢套的方法步骤1和2示意图；

图2为本发明所述的工件与专用夹具连接结构示意图；

图3为本发明所述的外圆车刀结构示意图；

图4为本发明所述的外圆车刀放大结构示意图；

图5为本发明所述的内孔车刀主视结构示意图；

图6为本发明所述的内孔车刀俯视结构示意图；

图7为本发明所述的内孔车刀一侧放大结构示意图；

图8为本发明所述的内孔车刀另一侧放大结构示意图。

1-工件，2-第一批自凝固剂，3-第二批自凝固剂，4-橡皮垫，5-主轴联接件，6-螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。

参见图1-8说明本实施方式，一种车削薄壁钢套的方法：

1.对薄壁钢套毛坯工件进行处理，薄壁钢套毛坯为正常余量的毛坯。

将96％碳酰胺和4％火硝的混合物加热到140℃以上，制成自凝固剂，自凝固剂具有很大的粘度，较强的粘附性，并且具有高的凝固速度，将第一批自凝固剂2填充到工件1的内孔中，填充高度为A，待第一批自凝固剂2凝固，高度A为工件1加工时车床三爪卡盘夹紧工件1所需要的长度加15mm；

第一批自凝固剂2凝固后，将第二批自凝固剂3填充到工件1的内孔中，填充高度为A，在工件1的上端口盖上橡皮垫4并立刻将工件1翻转180°，此时第二批自凝固剂3尚未凝固，因而，未凝固的第二批自凝固剂3流向下方，带第二批自凝固剂3凝固；

使用自凝固剂增加工件1的工艺刚性，自凝固剂在液体状态时，充填到工件1空腔内或包裹住工件，当其凝固后和工件1形成一个刚性体，以增强工件1刚性，使加工顺利进行。处理后的工件1两端有了自凝固物质，两端的自凝固物质和工件1形成一个刚性体，相当于工件1内部有了纵向、横向和斜向的肋条，大大提高了薄壁钢套工件1的刚度，径向刚度大幅提高，在加工过程中受切削力、夹紧力等因素的影响，不容易变形。

2.车削薄壁钢套外圆和端面

第二批自凝固剂3凝固后，车削工件1的外圆和端面，用三爪自定心卡盘定位夹紧工件1左端，通过车床对工件1右端部分外圆依次粗车和精车并车端面，为了保证工件1的外圆尺寸要求、外圆圆度要求和外圆圆柱度要求，并保证外圆与端面的垂直度要求，用软爪调头定位夹紧工件1右端，通过车床对工件1左端部分外圆依次粗车和精车并车端面，加工过程中，车削时所用切削液为切削油，不能用水溶液和乳化液，以免自凝固剂溶解。

薄壁钢套工件1是难加工工件，不能用常规的外圆车刀，刀具几何参数不能用常规的，必须用特殊的外圆车刀，特殊的几何参数。本实施例使用的车刀为93°小月牙洼外圆车刀，车刀形状如图3和4所示，刀片材料为YT15，刀杆材料为45钢，主偏角等于93°，前刀面磨出月牙洼卷屑槽。此车刀切深抗力几乎等于零，因而可减小工件的变形。刀具散热性好，可降低切削温度，减少工件1热变形，有效地提高薄壁钢套的外圆质量。

薄壁钢套工件1是难加工工件，不能用常规的切削用量，本实施例粗车外圆切削用量为：切削速度240m/min，进给量1.2mm/r，背吃刀量0.6mm。精车外圆切削用量为：切削速度300m/min，进给量0.2mm/r，背吃刀量0.3mm。

外圆和端面加工完成后，将加工好的工件1浸入40～50℃的热水中，使自凝固剂溶解并脱离工件1，将工件1清洗干净，或把工件1加热到140℃以上，倒出自凝固剂，清洗干净工件1，倒出自凝固剂还可以继续使用。

3.车削薄壁钢套内孔

使用专用夹具对工件1进行装夹，所述专用夹具包括主轴联接件5和螺母6，所述主轴联接件5的内孔与工件1的外圆配合相连，限制工件1的4个自由度，工件1端面与主轴联接件5的端面接触，限制1个自由度，共限制5个自由度，属于不完全定位。所述主轴联接件5与螺母6螺纹连接，通过螺母6轴向夹紧工件1，使其不受径向夹紧力，主轴联接件5的内孔与工件1的外圆之间为小间隙配合，有力地保证了薄壁钢套外圆与内孔的同轴度，装夹后依次对工件1内孔进行粗车和精车加工。

薄壁钢套是难加工工件，不能用常规的内孔车刀，刀具几何参数不能用常规的，必须用特殊的内孔车刀，特殊的几何参数，本实施例使用的内孔车刀刀片材料为YT15，刀杆材料为45钢，主偏角等于60°，前角为30°，后角为12°，刃倾角为－45°，该内孔车刀刀刃锋利，切削力小，有效地减轻了因切削力而引起的切削变形。由于采用负刃倾角，切屑排向待加工表面，通过主轴内孔排出，故不致损伤内孔的已加工表面。

薄壁钢套是难加工工件，不能用常规的切削用量，本实施例粗车内孔切削用量为：切削速度150m/min，进给量0.1mm/r，背吃刀量0.5mm。精车内孔切削用量为：切削速度200m/min，进给量0.05mm/r，背吃刀量0.1mm。

以上对本发明所提供的一种车削薄壁钢套的方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。