小型插针类零件的加工工艺研究

梁 博

（武汉职业技术学院，武汉 430074）

H62材料制作的小型插针类零件，在生产加工中很容易受到生产环境和生产条件的影响，出现传导性低、热膨胀系数高的问题，同时细长轴容易出现扭曲变形和弯曲情况，且振动、发热量上升的情况不时发生，影响小型插针零件的实际加工质量。

1 小型插针类零件的工艺性分析

研究选择的小型插针类零件构成，如图1所示。经技术人员测量可知，该零件长度为100 mm，最大外径和最小外径分别为5 mm和1 mm，且Φ1 mm、Φ2 mm两段之间的统计公差为0.03 mm，来料的毛坯为Φ12 mm棒料[1]。技术人员针对此零件的规格进行统计，得出其为一种小直径、大长径比的零件类型，具有精度更高、刚性更弱以及长径比更大等特点。因此，技术人员认为，在对其进行生产加工时应该特别关注零件的受力变形问题[2]。小型插针类零件本身规格较小，因此在使用数控车床常规性配置下的弹簧夹头去夹紧车削驱动加工程序时，很容易造成小型插针零件受切削力影响而出现振动变形等问题。随着振动能量的减小，小型插针类零件的刚性随之减弱，零件外圆尺寸出现超差问题，甚至会导致生产车床形成车断和折弯问题[3]。结合此类情况进行分析，技术人员在进行小型插针类零件生产加工时，应该充分做好加工工艺路线的选择和刀具的选择工作。

图1 某小型插针类零件构成（单位：mm）

2 小型插针类零件加工重难点探讨

2.1 刚性差

某小型插针类零件的Φ1 mm段、Φ2 mm段之间的长径比为30，综合长径的比例达到90，可见该类小型插针类零件属于一种比较典型的细长轴。细长轴在机械加工领域中的定义一般为长径比超出20的轴。分析某小型插针类零件的加工设备时发现，它属于一类小型精密型数控车床，零件的外径尺寸相对较低，且无法使用顶尖、中心架以及跟刀架等一系列用于辅助生产加工的零件刚性保障措施[4]。装夹施工时，弹簧头的头部主要以直接夹紧的状态生产加工。自重下垂或出现高速旋转状态时，某小型插针类零件会受到离心力影响，造成工件出现弯曲或变形等问题[5]。此外，某小型插针类零件的结构原材料以62铜为主，自有强度低，强度变化主要是在粗加工阶段。在粗加工阶段零件的强度余量被逐步去除，且刚性逐步减弱。此时，某小型插针类零件加工时形成径向切削力会直接导致工件出现顶弯现象，造成某小型插针类零件在水平面之内随之产生弯曲变形，继而出现直线误差类问题，导致零件实际加工尺寸精准度受到影响[6]。

2.2 加工中难以保障表面质量

受工件悬伸过长的影响，某小型插针类零件的长径比较大且刚性不优秀，加工期间会直接受到机床空间的影响，出现工件外径操作质量受限情况，很难利用中心架或跟刀架完成生产工作，进一步造成某小型插针类零件远离夹持端的位置，受切削力影响出现比较严重的“让刀”情况，造成工件弯曲问题出现[7]。另外，在车削工艺程序执行期间，也会导致某小型插针类零件的振动频率加大，最终难以保障零件生产成品的表面质量。

3 小型插针类零件的加工工艺精度提升措施探讨

常规性零件加工生产中，加工期间必须高度关注零件是否出现变形类问题，并做好预防此类问题出现的管理工作[8]。为了强化某小型插针类零件的加工精度，技术人员在进行工艺优化时，有效结合零件的生产条件采纳分段车削的方法，融合了一次成型法共同完成零件的加工。需要注意，应该匹配更加恰当的切削深度，在确保零件强度的基础上提升精度，确保某小型插针类零件的生产加工成品符合设计精度和产品合格标准。

3.1 做好工艺路线的调配工作

对于某小型插针类零件的加工生产而言，想要提高加工零件的合格率，配置合理的工艺路线十分必要，直接影响零件质量和生产效率。使用小型精密数控车床完成零件的加工工作时，为了确保项目整体的刚性需求，应该充分做好分段车削工作[9]。具体加工处理中，要求技术人员按照从左至右的顺序完成M1螺纹的加工工作，且在进行直径Φ1 mm端粗车时车成锥度，进一步提升零件刚度。精车时需要选用高速旋转的小走刀量，确保整个过程实现一次车削成型的生产加工目标。当进行Φ2 mm段生产加工时，应该采纳同样的加工原理执行。某小型插针类零件具体的工艺路线生产过程如表1所示。

表1 工艺路线详细加工过程表

3.2 选择适宜的零件生产刀具

工艺生产系统运行中，当系统本身的刚性不足时，需要从刀具的选择方面着手进行改善。因此，在加工某插针零件时，需要充分提升刀具的锋利程度，做好刀具角度的选取，应该做好如下的刀具选择工作。一方面，前角。增加前角，减小切削金属层的塑性变形程度，降低切削力。本次研究中选用的前角为20°。另一方面，后角。开展车削细长轴加工时，需要使用正刃倾角，促使切削逐步流向待加工表面，以提高工件的表面质量。本次研究中，选用的后角为5°。

3.3 选择适配的切削处理用量

当施工某小型插针类零件时，需充分做好切削用量处理工作。这对零件加工的精准度具有极高影响，可以有效避免因切削用量的选择方案不适宜而出现工件塑性变形类问题。

第一，把控切削处理的深度。受某小型插针类零件本身刚性较差且直径不大的影响，车削刚性逐步降低。可见，当长度尺寸一致时，开展零件加工处理时应该尽量减少多刀车削的数量，且加工中需要先做好粗车去量处理工作后才能确保后续加工中实现一次精车到位得到产品的生产目标。

第二，严格把控进给量。加工处理中，需要全面考量加工中的零件表面质量、刚性等因素，尤其是在粗车选取时应该尽量选择大一些，而在选择精车时选择小一些。

第三，控制切削速度。某小型插针类零件加工时，有效提高零件切削速度可以进一步降低零件生产的切削力，预防出现切削变形问题。但是，随着某零件车削振动出现变化，往往会随着切削速度的不断递增而增长，且在切削速度增长时会与切削速度的变化呈正比例关系增长。但是，当切削速度增长到一定标准时，振动开始逐步降低。因此，在某小型插针类零件加工时，选取的切削速度为60～110 m·min-1，目的在于确保某零件的切削速度能够与进给量保持适宜的搭配状态，以提高加工质量和效率。某小型插针类零件的切削用量如表2所示。

表2 切削用量表

3.4 降低某小型插针类零件的热变形

在某小型插针类零件的加工生产过程中，除刀具的角度设计和切削液的使用，还可以降低零件的热变形概率。在热传导作用下，使用切削液可以借助液体的热传导效应带走来自切削区域内工件、刀具以及切削之上的切削热，提高刀具的耐用度和工件的表面质量。此外，在车削H62塑性材料时，提高断屑处理效率，降低积屑瘤发生概率，将车削期间的高浓度极压乳化液、大流量连续浇筑方案应用于某小型插针类零件加工，能更好地处理零件热变形问题。

4 结语

针对存在的加工工艺问题，通过分析插针类零件的车削技术，制定了科学合理的加工工艺，包括调整加工线路，选择比较适宜、恰当的生产刀具，以获得小型插针类零件生产所需的具体加工参数，进一步提升后续插针零件的生产精准度。经过本次的实践研究还能够发现，在进行小直径、细长轴类零件加工生产时，零件的加工精确度很大程度上会受到加工刚性的影响。因此，在车削处理时应该避免出现“分多刀”情况，保障刀具的锋利性，并在确认刚性比较突出的情况下实现“一次车削成型”。尤其是在选择生产加工刀具时，应该重点考量前角、后角的条件是否符合小型插针零件的生产规格及要求，为车削生产中小型插针零件的加工质量提升奠定基础。