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切向车削
原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-06-28 原文发表:2007-06-28 人气:2
本文章共1845字，分2页，当前第1页，快速翻页：
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对充当径向轴密封环座的轴表面加工，其工艺要求一向很高，以往常采用切入式磨削工艺加工这种轴表面。本文介绍一种加工这种轴表面的创新性工艺方法——切向车削，它可以获得极高的表面质量，与硬车削结合，还可减少此种轴类工件的生产环节和降低制造成本。
1. 简介
用于驱动技术的工件和轴上密封元件的支承面必须不能有任何的方向扭曲，因为泵吸效应会导致径向轴密封环和工件表面系统之间产生泄漏。这种轴表面的典型要求是：粗糙度值Rz=1-5μm；Ra=0.2-0.8μm；Rmax=6.3μm 以及表面无扭曲和表面完好无划痕和凹槽。轴表面通常要经硬化处理到HRC 55 或更高硬度来保证足够高的耐磨性能。经过精加工的轴直径必须达到H11的公差精度，圆度公差不能超过IT8级。
图1：切向车削示意图
轴表面的常规加工方式是采用切入式磨削，这是一项有多年成熟经验的工艺。实际上，这种工艺产生的表面结构取决于砂轮的修整状态、无火花磨削时间和规定的维修，以及加工过程中恒定的工艺参数等。这表明只采用切入式磨削这种制造方法并不能总保证表面结构不产生扭曲。
而且，磨削轴表面还有一些不利之处，例如增加了额外的投资成本和需要对冷却剂润滑剂进行处理等。
与上述工艺相比，新开发的切向车削工艺方法提供了一种非常经济的替代性的制造方法，并具有明显的优势。
1 轴 1a 已加工表面 2 刀夹 2a 切削刃 3 沿Y轴方向进给
α倾斜角
图2：切向车削——运动学原理
2. 切向车削的工艺过程
不同于磨削，这是一种使用具有规定几何形状切削刃的工艺。其特点在于切削刃相对于进给方向设定了一个倾斜角α。切削刃被固定在车床转塔中的刀夹上。刀夹被调整到具有一切削深度ap，并在y轴方向上沿切线在工件上横向走刀。刀具接触点在整个切削刃宽度上连续移动。在每次切削过程中，这可以使加工载荷分布到整个切削刃宽度。
和常规的车削相比较，常规车削的切削刃在切削时保持在同一区域，而切向车削涉及到的特殊的运动形式减少了刀具磨损，使刀具寿命显著提高。这项工艺的特殊运动形式同时产生了一个几乎无扭曲的表面，而没有车削工艺通常产生的“螺旋形结构”。本工艺的其余特性也满足了前述的轴表面的要求，例如可以测量的表面质量Ra 和 Rz 以及直径公差。
切向车削刀具安装了一个CBN（立方氮化硼）刀片。CBN刀具材料本身具有极高的硬度，良好的高温强度和优异的抗磨损能力，并具有很好的韧性，通常在连续性和间断性切削中被用作通过规定切削刃加工硬金属的切削材料。切削刃必须被加工到很高精度和达到极高质量，并被倒圆到μm范围内和进行抛光处理。这些要求对于保证轴的加工表面得到最高的表面质量是非常必要的。
图3和图4显示的是两个加工后的轴表面（已淬硬）的形貌和轮廓切削在轴向的三维视图。图3中的轴表面由切向车削工艺完成，图3中的轴表面由常规的切入式磨削工艺完成。
图3：由切向车削完成的轴表面加工
图4：由切入式磨削完成的轴表面加工
对比显示出由切向车削产生的可以测量的粗糙度和表面结构至少相当于切入式磨削的水平(切入式磨削Rz=2.10μm，切向车削Rz=1.94 μm)，而其结构的均匀性要显著优于切入式磨削的常规加工表面。
由切向车削加工的轴表面的系统密封包括径向密封环和反转表面，已经由研究机构Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik e.V. [机床及加工技术协会] 在 FWF 0172 "硬加工轴密封表面的制造和评估"的研究和另一项 (FWF 0172/1) 超过1000小时的运行时间的长期研究中得到了证实。
除了在实验室中对特定试验物进行密封试验外，在现场也对实际的工件进行了试验。“轴表面—径向密封环”系统也在这些试验中证明了其密封性。这表明“切向车削”工艺是加工径向轴密封环座的合格制造工艺。这项工艺也从此在一系列的生产过程中得到应用。
3. 切向车削的实际应用
切向车削与常规的制造方法相比较，在加工经淬硬处理的轴表面时显著增加了经济性和生产率。在淬硬的轴上采用切向车削加工径向轴密封环座时可以很理想地结合常规的硬加工工艺，例如用硬车削加工轴承座，轴配合，端面和轴上的沉割槽。淬硬的轴也因此可以完全在车床上加工而不用转换到另一单独的磨床上去加工径向轴密封环座。这使得工艺环节显著缩短。由于取消了磨床的需求，从而极大地减少了生产线的投资成本。工件在不同机床之间的处置和运输成本也被减少，因此减少了总产出时间（生产周期）和制造时间，单位制造成本被最小化。
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