車（chē）床加（jiā）工（gōng）高密度海綿的探索（suǒ）
2019-4-3 來源：中國工程物理研究院 作者：王華（huá） 邵（shào）文普 曹蓋
摘 要：海綿是一種非常軟的物質，屬於成型產品，稍有壓力極易變形凹陷。若在車床上再次加工，很（hěn）難保證海綿在加工過程中不受力變形，從而保證（zhèng）其尺寸。有關海綿的切削加工（gōng），在書（shū）籍以及（jí）自己實（shí）際的工作中並沒有遇到過，無（wú）從借鑒（jiàn）。在加工過（guò）程中，經過多（duō）次試製，設計海綿專用工裝，調節合適的（de）切削參數，終於實（shí）現了（le）大厚度海綿（mián）在車床（chuáng）上的切（qiē）削，保證了加工任務的圓滿完（wán）成，同時也為今後切削加工（gōng）海綿提供方法和參考。
關鍵詞：海綿工件；車（chē）床；機械加（jiā）工（gōng）；特殊刀具
1、 海綿簡介（jiè）
海綿在行業內（nèi）區分的方法是以密度來劃分的，密度<18kg/m3為低密度海綿，密度在 18-45kg/m3 為中密度海綿，密度≥45kg/m3 為高密度海綿。
筆者所加工的海（hǎi）綿屬於密度≥45kg/m3 為高密度海綿（mián），它具（jù）有（yǒu）吸收外力、手感細膩、柔軟、舒適的特點，在汽（qì）車、家私（sī）、保（bǎo）健、玩具等行業能夠滿足多（duō）種市場需求，海綿製品一般為成品件，若在車床上再次加工，難（nán）以（yǐ）裝夾且沒有合適的（de）切削刀具。
2、 海綿加工分析
在工作中曾多次接觸海綿的加工任務，所要加（jiā）工的海綿一般僅（jǐn）有 10mm 厚，且形狀多為長方形（xíng）或正方形。鉗工使用刀片直接劃（huá）分就可以保證產品成形。
此次（cì）需要加工的材料為 80mm 厚（hòu）的高密度海綿。要求加工形成圓筒形，如圖 1 所示。海（hǎi）綿工件外形尺 寸Ф100mm×Ф60mm，長度為 80mm。如果采用以往鉗工的方式，即用刀（dāo）片一次劃割，並不能劃透，需要分幾下才能完全劃割開來（lái），但其邊框並不平整，而且 Ф60 及 Ф100 兩端會形成錐度，一頭大一頭小非常明顯，很難達到（dào）尺寸要求。故手工劃割根本不能滿足圖紙的尺寸精度要求，外觀效果也並不理想。
3、 工藝分析及製定
接到（dào）此加工任務時，筆者憑借多年的工作經（jīng）驗，確定需（xū）在普（pǔ）通（tōng）車床上加工此（cǐ）工件。但普通車床車削這種大厚度海綿時有以下兩個方麵需要仔細考慮
圖（tú）1 高密度（dù）海綿加工件
（1）由於海綿（mián）比較（jiào）柔軟，無法在車（chē）床上直接裝夾，首先就要解決裝夾的難題。
（2）由於海綿彈性好的特性，普通刀具根本無法完成（chéng）海綿（mián）的車削，需要筆者磨製一特殊的刀具完成機械加工。
3.1 裝夾方（fāng）案（àn）的確定
為解決海綿工件的裝夾難題，筆（bǐ）者結（jié）合多年的加工經驗，設計專用工裝，如圖 2 所示。首先（xiān）加工一木製靠胎具，靠胎具大外圓 Ф200mm，另一頭加工一個台階外圓，外徑大小適合卡盤裝夾（jiá）即可。由於 Ф200mm 的端麵要和海綿（mián）接觸，為了保證接觸（chù）可靠不會自轉應適當增大海綿與靠胎之間（jiān）的摩擦力，所以靠胎具（jù）表麵（miàn）粗（cū）糙度應在 12.5um。然後選擇重量較輕的有機玻璃加工一件頂蓋，頂蓋外（wài）徑要小於（yú）Ф60mm，加工成 Ф55mm，厚度 10mm，與海綿接觸一麵的粗（cū）糙度為 12.5um。裝夾過程中先把木製靠胎裝夾在車床卡盤上讓海綿與胎具（jù）表（biǎo）麵接觸，再（zài）由尾座使有機玻璃頂蓋輕輕接觸海綿表麵保證海綿不會下落，整（zhěng）個過程一定要輕，力量重了將會使（shǐ）海綿凹陷變（biàn）形。車削過程中，選擇低運（yùn）轉主（zhǔ）軸，一般不要超過每分鍾 150 轉。
圖2 海綿加工工裝
3.2 刀（dāo）具的解決方（fāng）案
由於車（chē）刀要直接從海綿端麵切入，切入深度（dù）為 80mm，因此要求車刀壁厚要非（fēi）常薄，且刀具形狀應設計為（wéi）長窄形。
圖3 海綿切削刀具
起（qǐ）初，采用（yòng）切刀條磨製了一把車刀，試切後，發現厚（hòu）度已經很薄的切（qiē）刀條仍然（rán）不能滿足要求，加工出的海綿表麵粗糙度不好，且軸向尺寸變（biàn）化較大（dà）。分析原因，得知由於切刀仍然過寬過厚造成，必（bì）須磨製一把長窄形並且厚度（dù）要更加薄的車刀才行（háng），此時想象（xiàng）各種成型刀具均不能滿足要（yào）求，而手鋸的鋸片屬於長（zhǎng）窄薄的類型，且剛性好，具有一定的強度，不（bú）會因為鋸片過薄（báo），切入海綿（mián）時發生讓刀的情況。
在砂輪機（jī）上磨製了一把刀片，長約 150mm，寬約 7mm，鋸片厚度 0.6mm，刀尖部磨製（zhì）的類似一把水果刀，如圖 3 所示。
刀磨好後（hòu），卻因為它厚度（dù）太薄，無法（fǎ）裝夾在刀架上，故又（yòu）設計了一個刀套。取（qǔ）一件 80×50×25 的鋼料，邊緣 5mm處銑（xǐ）一條寬 5mm 深 10mm 的通槽，攻 2 個 M5 螺孔，刀片放在槽內，用螺釘（dìng）鎖緊，刀套直接裝夾在刀架上，這樣就完成了刀片的固定，如圖 4 所示。
圖4 刀具安裝（zhuāng）示意圖
圖5 海綿加工示意圖
3.3 加工過程
工件及刀具裝好後，如圖 5 所示，選擇低速運轉主軸，不可以超過每分鍾 150 轉（zhuǎn），走刀量每轉 0.2mm。先將車刀沿海綿外徑大於 Ф1000mm，大概 Ф120mm 出上刀，直接劃入 80mm 深，然後退刀測量尺寸。測量尺寸後，根據（jù）測量值利用中（zhōng）拖板刻度，劃割外（wài）圓及內孔，退開（kāi）尾座，取下工件，經測量 Ф60 及 Ф100 的兩端麵錐度大約在 0.2mm 以內，表麵非常光滑（huá），沒有接刀痕跡，工件加工（gōng）完成。
4、 結束語
本文簡要介紹了筆（bǐ）者車削（xuē）海綿時的經驗體會，著重分析了海綿車削加工（gōng）時遇到的加工難題以及（jí）在（zài）車削（xuē）過程中總結的一套行之有效的加工方法。此種加工方法操作（zuò）簡單，非常適合於海綿類零件的車（chē）削，有推（tuī）廣價值。
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