浅谈一种橡胶车加工刀具及车加工方法

左立良　徐军　周德志　晏彪　晏山洪

本文主要闡述了用橡胶垫车加工减震支座，通过对车加工工艺优化及刀具设计，解决传统车加工方式无法对弹性、软质材料加工的技术难题。实践证明采用该技术可实现超大尺寸（φ1 100×80 mm）橡胶垫车加工所需产品尺寸精准要求，为后续车加工应用领域的扩展研究提供设计思路。

橡胶;车加工方法;刀具优化

本文主要阐述了减震支座橡胶垫车加工及刀具设计制造过程，橡胶垫是减震支座中非常重要的减震部件，而橡胶垫车加工是为了加快交付进度而采取的一种有效加工方法。大批量橡胶垫采用模具硫化加工而成，小批量的采用车加工方法来达到所需尺寸。机加工一般是加工金属材料及硬件物体，被加工的工件必须有一定的钢性和切削性能，以便装夹和加工，对于橡胶类弹性高分子材料，采用传统金属加工方法是无法加工的。为了使橡胶垫能通过机加工达到所需尺寸，相关研究在加工工艺和刀具上，经过了数次优化和改进。

橡胶垫是一个高弹性，低刚度的产品，为了达到改型后图纸要求，要加工外圆、台阶、平面、平面圆弧槽等工序，因此加工具有一定难度。当橡胶垫余量较大时，对车加工产生影响，余量较小时，有可能无法加工，具体最小余量选择见表1。

橡胶垫无法采用金属的装夹方法，但可利用橡胶较大的摩擦力，配合尾座加平顶的方法加工外圆、台阶和沟槽。平面加工则采用502胶水粘合的方法解决装夹问题。外径尺寸影响因素：（1）因温差伸缩、尾座平顶过紧，产生平面压缩，致使外径增大，按实际尺寸加工后，平顶力消失后，橡胶回缩引起外径尺寸缩小。（2）刀具不锋利，过度挤压橡胶引起外径尺寸缩小。（3）台阶交点处过切刀具不锋利引起交点处过切。（4）对刀不准确引起交点处过切。加工平面凹凸不平影响因素：（1）加工余量过多或过少，所引刀具进结不成直线，造成以加工平面凹凸不平。（2）刀杆刚性不足，刀口不锋利，切削阻力过大，致使刀杆左右偏移，从而造成以加工平面凹凸不平。（3）加工中橡胶垫移动、坠落或撕裂，车床转速偏高，尾座平顶力过小，离心力较大造成橡胶垫移动。（4）橡胶垫表层石蜡没清除干净或卡盘粘贴面有油污，造成胶水粘贴不牢，加工受力时，橡胶垫移动或坠落。（5）502胶水用量过多，卸橡胶垫是用力过猛，造成橡胶垫撕裂。

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对于橡胶产品，采用常规的金属装夹方法和切削刀具很难达到质量效果要求，通过试制加工和对橡胶特性的了解，采用具有锋利刃口的刀具和低切削速度及大进给量的方法解决加工问题。因刀口要求锋利，合金刀无法刃磨出来，固采用高速钢刃磨。高速钢刀具图1所示。

橡胶垫平面加工最大直径达1 100 mm，切削半径550 mm，所以采用活动可调杆，刀身选用45#钢调质料，刀头用高速钢焊接而成。活动可调刀杆图2所示。

沟槽的形状主要有梯形、三角形、半圆形等三种。不论哪种形状，加工时，横向、纵向都要同时进给，所以将刀尖磨成很小的夹角，较大的圆弧前角。保证刀尖能从任何一个角度切入。夹角刀具图3所示。

外圆加工是利用顶座，活顶尖和专用平顶，直接将橡胶垫顶在卡盘上，利用橡胶较高的摩擦力紧贴卡盘一起旋转。刀具作为一把像手术刀一样的白钢刀，装夹时刃口朝上，然后采用低切削速度和大进给量，将外圆多余的部分直接切削下来，加工时允许有较大的加工余量，但余量较小时，加工难度较大。外圆加工两刀完成，第一刀粗车去除多余的余量，经测量后保留5～10 mm，第二刀精车加工到需要尺寸，其中要注意外圆尺寸收缩影响，因为是用平顶顶在卡盘上，加上橡胶弹性变形大，两平面受力后，外圆会变大，因此加工完后，卸下来外圆具有0.5～1 mm的收缩，所以要注意橡胶的收缩量，控制外圆加工尺寸。

每个橡胶垫都有一圈3 mm×10 mm或6 mm×10 mm装铜环的台阶，随着外圆的减小，装铜环的台阶也减小。加工时要分轴向和径向两次进刀，轴向进刀和外圆加工一样，但要控制轴向进刀深度，径向进刀是以橡胶垫的径向切入，与轴向进刀深度相连，将整条3 mm×10 mm或6 mm×10 mm的橡胶切下来。操作要点：对径向与轴向进刀的交点重点控制，不能过切。平面加工，因为橡胶外圆沒有刚性，无法利用卡盘上的卡瓜装夹，所以用502快干胶水，直接将橡胶垫粘贴卡盘平面上，然后根据橡胶垫所需要的厚度，再用平面专用刀具，将厚度多余的橡胶成圆片状切削下来。在调高支座橡胶垫底部时，有一圈R5的圆槽，在借用其它型号的橡胶垫时，就要加工成圆弧槽，在普车没有靠模时，主要靠操者手动控制车床的纵向和横向进刀。

通过对橡胶特性的研究，重点解决了橡胶垫的装夹问题。经过对刀具的持续改进，重点突破了橡胶垫的加工技术。加工实践证明，以上措施成功解决了对弹性橡胶、软质材料机加工的尺寸控制问题，具有一定的推广价值。

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（Zhuzhou Times New Material Technology Co.， Ltd.， Zhuzhou  Hunan  412007）

In this paper the rubber cushion lathe is used to process the damping bearing. Through the optimization of the turning process and the design of the cutting tool， the technical problem that the traditional turning method cannot process the elastic and soft materials is solved. Practice has proved that the technology can meet the requirements of product size accuracy for ultra large size （φ 1 100 × 80 mm） rubber cushion turning， and provide design ideas for the expansion of the application field of subsequent machining.

rubber; machining method; tool optimization