一種薄壁細長軸零件加工方法探索

摘 要：本文討論了一種薄壁細長軸零件的車削加工方法的研究和探索，通過研究薄壁細長軸零件易變形、尺寸精度保證困難的解決方案，總結出了該類零件車削加工的工藝方法及參數。

關鍵詞：薄壁，細長軸，車削，工藝方法

1.引言

細長軸和薄壁零件是車削加工中的兩大難點問題。

細長軸零件是指長徑比超過20的軸類零件。由于零件細長，所以剛性較差，加工時徑向切削力易造成零件彎曲變形并引起振動，影響加工精度和粗糙度[1]。而薄壁零件因壁厚很薄，剛性差，在夾緊力和徑向切削力的作用下，容易產生變形，導致吃刀深度不均勻和讓刀現象[2]。

由此可見以上兩種零件車削加工的難度，而如果一種零件兼具細長軸和薄壁的特點，則加工更加困難。本文將討論的零件就屬于這一類。

2.加工難點分析

該零件是2012年8月首次加工的。零件材料是2A12鋁棒，總長超過400mm，最小直徑僅為12mm，而且通孔貫穿全長，大部分壁厚為2mm，最薄之處僅有1mm。由于其兼具細長軸和薄壁零件的特點，總體上看存在切削剛性差、易變形、尺寸精度難以保證等諸多難點，不易保證加工質量（見圖1）。

圖1

3.解決方案

在加工前，通過分析和試驗，我們研究了相應的工藝手段，并采取一系列的工藝解決方案以確保加工質量及切削效率。

3.1.材料處理

我們通過材料試驗嘗試了幾種處理方式，比較其切削性能及變形情況。如果采用單道熱處理退火方式，材料的狀態變為R態，加工時有粘屑現象，切削不順利，極易產生變形。最終我們采用去應力—粗加工—去應力—精加工的工藝方法，在保持零件工藝狀態的情況下，不僅改善了切削性能，而且有效防止了加工變形。

3.2.裝夾方法

3.2.4.增加去應力退火；

3.2.5.重復1.2.3.步，為后續加工提供裝配基準；

3.2.6.采用“兩頂一夾”裝夾方式（見圖2），加工除深端面槽以外各部尺寸至圖紙要求尺寸，必須充氣冷卻潤滑，采用小走刀、小吃刀量，多次反復切削，頂尖采用彈簧頂尖，克服加工中工件延伸，引起的變形；

圖2

3.2.7.精車深端面槽。選用“一夾一頂” 裝夾方式，中心架支撐在基準外圓上，頂尖壓力適度，這樣就克服了深端面槽刀具切削力大引起的振動和變形，解決了薄壁、細長工件剛性差的難題，保證刀具正常切削，同時也保證了深端面槽各加工面的粗糙度及尺寸精度、位置精度。

3.2.8.將各長度方向尺寸加工到圖紙要求。

3.3.改善加工冷卻效果

薄壁零件如果散熱不好，很容易造成零件熱變形，無法保證加工精度。特別是零件右端的薄壁深槽，由于槽太深，而車床冷卻噴嘴的水壓較小，無法充分冷卻。我們通過改進噴嘴口徑，增加了噴嘴壓力，改善了深槽內的散熱效果。

3.4.設定合理的刀具幾何參數

深端面槽刀具：由于深槽空間的限制，同時為了節約刀具，我們選用10×10×200的白鋼刀條來加工深端面槽刀具，創造性地采用了雙刀柄夾持，不僅節約刀具材料減少了深端面槽刀具的加工時間，同時解決了深端面槽刀具剛性差的問題。（見圖3）

圖3

3.5.為了減小車削過程中的變形，要求車削產生的切削力越小越好。由于內孔必須先加工好，在切削加工外形時，為了減少加工變形，除了采取以上措施外，設置相應的加工參數，磨制合適的刀具都非常重要。

4.結束語

通過以上工藝方法的探索改進，我們成功解決了這一薄壁長軸零件的加工，保證了加工質量，也為類似零件的加工積累了經驗。

參考文獻

[1] 張國平， 梁寧建. 細長軸車削時應注意的問題及方法[J]. 現代機械 ， 2012，（04），P85～87；

[2] 呂鳳環. 薄壁零件的車削加工[J]. 現代制造技術與裝備 ， 2012，（02），P36～38；

[3] 項琰. 淺談車削加工細長軸的問題及解決方法[J]. 中國新技術新產品 ， 2012，（04），P146；