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循环水泵机械密封轴的车削加工
添加:2021-4-2 9:08:40    游览:109    来源:网络

  某公司循环水泵机械密封轴以前都是外购,因受到新冠疫情的影响外购备件迟迟不能到货,高成本备件以往都是采用零库存模式。现急需循环水泵机械密封轴更换,整个检修、定修、更换额定时间为16小时。一旦不能在额定时间内完成,就会造成整个系统瘫痪的连锁反应,造成不可弥补的损失。为保生产的顺利进行,开始紧急加工循环水泵机械密封轴,额定加工时间为10小时。需加工的循环水泵机械密封轴简图如图1所示。

循环水泵机械密封轴简图1

  循环水泵机械密封轴总长度为1715mm,最大直径尺寸为90mm,最小直径尺寸为65±0.01mm。该循环水泵机械密封轴总共有15个台阶,直径尺寸公差多数为±0.01mm。

  密封轴长径比为26,根据车工工艺的规定轴的长度L与直径d之比大于或等于25(L/d≥25)时称为细长轴。细长轴是车削中比较难加工的工件,细长轴的散热性能差,轴向线性尺寸长,在切削热作用下,会产生相当大的线膨胀而导致工件受挤而弯曲变形。

  因为是在普通车床上进行切削加工,就要充分考虑普通车床是否能达到加工精度,加工好的循环水泵机械密封细长轴的同轴度、圆跳动能否达到要求,在泵体内运转时间能否达到生产检修周期。相对于车床的精度,操作者的技术要求就较高。

  1.制定合理加工工艺

  仔细研究图纸、讨论加工方式、结合现有设备制定合理加工工艺。

  (1)采用一夹一顶结合中心架来车削加工循环水泵机械密封细长轴。在车削加工细长轴时,细长轴本身刚性较差,车削时如果装夹不当,很容易因切削力及重力作用而弯曲变形,产生振动,从而使精度降低,表面粗糙度变差。所以需对车床尾部顶针进行必要的改进。

  (2)车床尾部顶针的改进。顶针是车削轴类工件,特别是车细长轴时不可缺少的部件,安装在车床尾架上。顶针的作用是在夹紧工件时,从车床尾部将工件顶住一端,以便实现细长工件的车削加工和安全保障。普通顶针在轴线方面从车床尾部将工件顶住固定后,没有伸缩调整的余地,在车削过程中由于工件受热产生热变形伸长,根据热变形伸长公式:

  L=AlT

  式中, L 为工件热变形伸长量(mm); A 为材料热膨胀系数,钢A =11.50×10; l 为工件的总长度(mm); T为工件升高的温度(℃)。

  从上述公式中可以看出,伸长量与工件的长度、工件热膨胀系数和工件的温升有关。车削加工短轴类零件由于热变形伸长量小,工件刚度不易变形弯曲,可以不必考虑。但是车削加工细长类零件时,热变形伸长量大,刚度低,如果顶针固定后没有伸缩调整的余地,工件就会因热变形伸长而被顶弯,车削加工就很难进行,也容易出废品。为此,我们将普通顶针改进为弹簧顶针(见图2)。

弹簧顶针体图2

  顶针在车削过程中,在工件受热变形时,工件推动顶针,弹簧被压缩,补偿了工件的伸长量,这样就不会顶弯,从而保证了车削加工的顺利进行。

  2.加工实例

  采用一夹一顶结合中心架来车削加工循环水泵机械密封细长轴的工艺安排,设备采用CY6140B车床(云南机床厂2007年出厂)。下料φ95mm×1800mm,采用卧式铣床打中心孔。

  车床卡盘装夹长度为15mm,为防止加工过程中产生轴向窜动造成安全事故,加工一外圆小于φ95mm的安全工艺夹头如图3所示。

图3

  将坯料较直(车床将外圆粗加工至φ91mm)。粗车循环水泵机械密封轴各部台阶,将M80×2左、M68×2左一端置于车床尾架能有效防止振动和跳动。半精车以及精车时,为保证定位基准统一,中心架的位置始终不变(见图4)。

图4

  在半精车以及精车循环水泵机械密封轴的右端(M68×2)时,由于车床小刀架与中心架会发生相撞,将车床小刀架逆时针转动45°,将90°外圆左车刀安装在车床刀架的右侧。

  在离中心架更近时,车床小刀架逆时针转动180°,同时90°外圆左(反)车刀无法加工到轴肩根部,采用90°内孔车刀加工,如图5所示。加工完成后,切断时留10~15mm余量,使用钢锯锯断,因为直接切断不利于安全。

图5

  3.结束语

  经过实践证明,在没有数控机床,没有磨床的情况下,通过长时间的探索,经验的积累,对一些难点的分析,制定出了针对性的方案。通过对顶针的改进,有效地解决了切削时的振动现象,补偿了热变形伸长量,控制了弯曲度并保证车削加工的顺利进行。

  通过对车床刀架角度的调整与刀具的正确选用,以及切削速度与冷却润滑液的合理选择,使得车削流畅轻快。采用正确的加工方法和工艺就能提高功效50%左右,提高加工质量与效率。经检验工件尺寸精度与表面光洁度均达到了技术要求。通过充分的研究,科学制定加工工艺,精心沉稳的操作加上丰富的经验,在普通车床上也能达到数控机床的效果。

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