薄壁工件加工的因素及方法

王鳳

摘 要： 薄壁零件已廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備中，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，主要是用來支撐軸上的零件及起導(dǎo)向作用的，此種零件剛性低、強(qiáng)度弱、產(chǎn)生振動(dòng)大量的切削熱，加工中易產(chǎn)生變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。針對(duì)以上問題，文章提出從薄壁件加工工序安排、刀具的幾何參數(shù)、切削用量的選用及裝夾工藝方面進(jìn)行優(yōu)化。

關(guān)鍵詞： 薄壁件 工件精度 加工優(yōu)化

一、影響薄壁件加工因素

1.工件薄壁，在夾緊力的作用下易變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀度。

2.在加工中產(chǎn)生切削熱引起薄壁件熱變形，影響尺寸精度。

3.在切削背向力的作用下，易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件尺寸精度、表面粗糙度及形位精度。

二、減少薄壁工件變形的方法

1.采用粗精車分序加工：在粗車時(shí)考慮到切削余量較大和提高加工效率，相應(yīng)的夾緊力稍大些。精車前適當(dāng)釋放卡爪，消除粗車時(shí)因切削力過的引起的變形，精車時(shí)夾緊力可稍小些，加工完成。

2.刀具的幾何參數(shù)：刀具參數(shù)的合理選擇是反映切削過程中多因素綜合效果的重要標(biāo)志。切削角度、刃口的形狀在切削中都是相互影響的，側(cè)重于保持刀刃的鋒利和切削過程的穩(wěn)定，從而減小切削力，應(yīng)選較大的前角，較小的刀尖角。從減小振動(dòng)方面應(yīng)采用較小的刀具后角增大刀具后面與工件的接觸面積，達(dá)到消振的目的。

3.精車薄壁工件時(shí)，要求刀柄的剛度高，車刀的修光刃不宜過長(zhǎng)（一般取0.15mm—0.3mm），刃口要鋒利。

4.切削用量的選擇：切削力與背吃刀量、切削速度、進(jìn)給量密切相關(guān)，當(dāng)背吃刀量和進(jìn)給量同時(shí)加大，切削力就大，工件變形也大；減少背吃刀量、增大進(jìn)給量（0.6-0.8mm/r），切削力雖然有所下降，但工件的表面殘余面積大，粗糙度增加，同時(shí)導(dǎo)致零件變形。一般粗加工時(shí)背吃刀量和進(jìn)給量可以大些，精加工時(shí)背吃刀量在0.3—0.5mm左右，進(jìn)給量應(yīng)在0.15mm/min左右，精車時(shí)選用高的切削速度，三者要選用合適，可以提高加工精度。

5.裝夾工藝的選擇：使用開縫套筒或特制的軟爪，增大裝夾時(shí)的接觸面積，使夾緊力均布在薄壁工件上，從而減少夾緊產(chǎn)生的變形。在切削時(shí)澆注充分的切削液，是防止和減少薄壁工件變形的有效方法。

使用吸振材料，用軟橡膠管、棉紗、泡沫等填充或包裹薄壁工件，能起到減少振動(dòng)和消除噪聲的作用，也可填充低熔點(diǎn)物質(zhì)的方法車削薄壁套，減少工件的變形。另外，車床的間隙調(diào)整到合適的程度也是提高機(jī)床剛性的重要手段。

[加工實(shí)例]

圖1所示為我校企合作單位一薄壁工件，采用設(shè)備是沈陽(yáng)數(shù)控機(jī)床配備廣州數(shù)控系統(tǒng)GSK980TA的數(shù)控機(jī)床。為能提高零件合格率，我們改進(jìn)了工裝，優(yōu)化了刀具的幾何參數(shù)和切削用量，保證了工件質(zhì)量。

件1為內(nèi)孔尺寸加工完成外圓待加工的工件，左端為卡盤夾持的部位，直徑100mm，長(zhǎng)度50mm，件2為開口的錐度漲胎，錐度比為1：30，件3為芯軸，相同的錐度，利用螺紋的鎖緊使件2錐度開口處與工件充分接觸，使工件在夾具能夠良好的定位和傳遞切削力，既防止了振動(dòng)，又有利于切削加工，在件2和件3配合面處涂抹潤(rùn)滑油有利于拆卸。

[刀具和切削參數(shù)]

外圓粗精車均用主偏角93度，刀尖角55度的機(jī)夾車刀，剛性強(qiáng)，減少振動(dòng)，紅硬性好，耐磨損，無需刃磨刀具。

外圓粗車主軸轉(zhuǎn)速為800-900r/min-左右，進(jìn)給速度F100-F120，預(yù)留精車余量0.3mm左右。精車時(shí)主軸轉(zhuǎn)速在1000-1100r/min，進(jìn)給速度F40左右。

切削時(shí)充分澆注冷卻液，能帶走大量切削熱，防止工件變形保證加工精度。

以上幾種加工方法在生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常接觸到，在上述論述中難免有紕漏之處，敬請(qǐng)?jiān)彶⒅刚?/p>

參考文獻(xiàn)：

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