普通車床車削帶螺紋的薄壁零件

陳昶江

（韶關市技師學院，韶關 512026）

普通車床車削帶螺紋的薄壁零件

陳昶江

（韶關市技師學院，韶關 512026）

水潤滑石墨推力軸承是影響屏蔽泵可靠壽命的關鍵部件，本文依據可靠性理論，導出了水潤滑石墨推力軸承可靠壽命的數學模型，并通過屏蔽泵水潤滑石墨推力軸承的壽命試驗數據對模型中的參數進行了估算，此研究成果對水潤滑軸承可靠壽命預測及設計計算具有普遍的指導意義。

薄壁零件變形螺紋定位夾具

1　薄壁零件問題分析

結構緊湊、重量輕、節約材料是薄壁零件的特點。目前，已經有大量的機械在應用薄壁零件。在薄壁零件的加工中，對其精度存在影響的原因有很多種，整體而言有如下三種。

（1）受力變形。因為零件薄壁，所以受到夾緊力后，很容易出現形變的情況，進而使得工件的形狀精度以及尺寸精度都不再準確。

（2）受熱變形。因為零件薄壁且切削時候會產熱，熱量會使得工件變形，導致無法精確地控制工件的尺寸。

（3）振動變形。當施加的切削力方向是以徑向為主時，震動和形變的情況就很容易在薄壁零件上出現。這些現象會直接影響薄壁零件的外形以及自身的尺寸，并且導致薄壁零件的表面太過粗糙，位置也不夠符合標準。

當前，一直很難解決關于薄壁零件的加工問題。所以，本文嘗試從加工方法、刀具的幾何參數以及零件的裝夾等多個主要影響因素方面來解決這個問題。由于薄壁零件進行處理時容易出現的變形問題也被盡量避免了，從而保證了零件加工的精度。韶關市技師學院目前對外加工的眾多零件中，當屬薄壁零件存在的加工難度最高，采用的設備是沈陽機床廠的CD6140A普通車床。

2　工件特點分析

從材料和零件的樣圖來看，螺紋部分厚度僅有6mm，材料為45號鋼，是進行該零件加工的難點。因為在加工過程中，裝夾方便、可靠、零件不會出現形變、定位精確等都問題都需要考慮。加工零件一般借助三爪卡盤或者撐內孔的方式來實現固定。但是，因為該零件太薄，夾緊的地方受力點與車削的受力點之間存在較長的距離，且還需要施加很大力度進行M40螺紋的車削，所以很容易出現晃動，致使工件加工過程中出現形變。所以，需要考慮確定合適的裝夾位置來解決上述問題，還要考慮學生能否操作方便，以減少出錯的環節。

目前，我們在普通車床上加工螺紋，多采用的進刀方式是直進式或斜進式。采取直進式，同時采取兩側的刀刃進行零件的切削，無法采取排削的方式進行處理，很容易磨損兩側的刀刃。如果切削的零件的螺紋間距過大，刀刃會因為切削深度太大而快速磨損，螺紋中徑也隨即會出現誤差。但是，這種加工方式卻能夠保證較高精度的牙型。如果使用斜進式，那么就很容易磨損刀刃，且無法保證螺紋棉的平直，牙型會因為刀尖角度不好控制而導致較差的精度。

3　優化夾具設計

薄壁零件存在剛性不佳的情況。一般的裝夾方式會使零件因為切削熱量和軸向的切削力而彎曲和形變，無法滿足需求。所以，嘗試設計如圖1所示的滿足該零件加工的專用夾具，使用軸向夾緊替代之前的徑向夾緊。實驗數據表明：進行軸向夾緊，正應力只需要徑向夾緊的1/6，保證了零件基本不變形。可見，軸向夾緊更可靠。

圖1　專用夾具

其中，件1為夾具主體，材料為 45號鋼，左端被夾持直徑為80mm，可用來夾持工件的內孔直徑范圍為 30～40mm；件2為拉桿，材料為45號鋼，直徑為21mm，它剛好與薄片工件上的φ21孔對應配合，使工件在夾具中定位及傳遞切削力；件3為已加工完左端面和內孔的工件，裝夾時要注意工件與夾具體1的軸向夾緊配合。小溝槽是在工件調頭裝夾后，為方便控制總長度而設計的，尺寸為5mm×2mm。這個夾具操作簡單，可以降低學生的勞動強度。

4　刀具的合理選擇

（1）內孔車刀采用主偏角60°，副偏角30°，前角35°，主后角14～16°，副后角6～8°，刃傾角5～6°，具有較好的剛性，能減少振動變形和防止產生振紋；

（2）外圓精車刀采用主偏角 90～93°，副偏角15°，主后角14～16°，副后角15°，前角適當增大；

（3）螺紋刀的刀尖角60°，前角35°，主后角5°，進給方向的副后角10～12°，另一側副后角6～8°，刃傾角15°。

螺紋刀采用高速鋼車刀外，其他刀具均采用硬質合金刀具。

5　加工步驟的選定

裝夾毛坯15mm長，平端面至加工要求；用Φ32鉆頭鉆通孔，粗、精加工Φ34通孔；粗、精加工Φ44外圓，加工長度大于3mm至尺寸要求；調頭利用夾具如圖2所示裝夾，控制總長尺寸35mm平端面；加工螺紋外圓尺寸至Φ39.74；采用斜進法對螺紋進行粗加工，采用直進法進行精加工；拆卸工件，完成加工。

需要注意的是，為了減少學生的勞動強度，可以采用流水線作業方式，對加工尺寸進行分工，以提高生產效率；且可以對學生進行崗位輪換，參與整個生產流程，以達到完整的工件加工體驗和學習。

6　切削用量的選擇

切削用量與力度之間存在直接聯系。通過實驗得知：

（1）切削深度ap和進給量f同時增大，形變程度和切削力成正比，直接對薄壁零件的車削產生負面影響。

（2）減少切削深度ap，增大進給量f，雖然降低了切削力，但是因為導致薄壁零件增加了表面殘余面積，導致表面更為粗糙，而薄壁零件本身就存在強度不佳的問題。所以，內應力也隨之增加，進而發生形變的問題。

因此，結合本產品，我們所采用的切削用量為：

（1）內孔粗車時，主軸轉速為 500～600r/min，進給速度（0.1～0.15）mm/n，留精車余量0.2～0.3mm；

（2）內孔精車時，主軸轉速為 1100～1200r/min；為取得較好的表面粗糙度，選用較低的進給速度（0.03～0.05）mm/n，采用一次走刀加工完成；

（3）外圓粗車時，主軸轉速為 500～600r/min，進給速度（0.1～0.15）mm/n，留精車余量0.3～0.5mm；

（4）外圓精車時，主軸轉速為 1100～1200r/min，進給速度（0.03～0.05）mm/n，采用一次走刀加工完成。

需要注意的是，操作中，學生容易在粗、精車轉換中忘記對進給箱的手柄進行調整，這樣將導致工件的表面粗糙度值變大。因此，一定要在操作中對學生灌輸嚴格按照加工步驟進行加工的思想，養成良好的安全操作習慣。

7　加工時的兩點注意事項

（1）車削過程中很容易出現車刀飛出的現象，所以需要確保夾緊薄壁零件，切不可使薄壁零件因為夾緊力度過大而變形。但是，如果沒有夾緊，零件可能會在車削時松動報廢。關于夾緊力度問題，我們是在粗車時候夾緊，在精車時候夾松，以保證零件形變在可控范圍內。因此，務必在操作中提醒學生注意多總結加工經驗，從而減少廢品的生成和安全事故的發生。

（2）用高速鋼刀具低速精加工時，可以使用極壓乳化液或者是潤滑性較好的極壓切削油，從而可以延長刀具的使用壽命，也保證切削面的質量。如果使用的刀具是硬質合金，并且是粗加工，則可以不加切削液。但是，在進行精加工的時候，需要持續和充分地澆注低濃度乳化液或者是水溶液，保證其潤滑的性能。切削過程中應充分應用切削液，除了可以減少切削力外，也可以使刀具施用時間更久，并且降低工件加工位置的粗糙程度，且工件不會因為切削熱量發生變形，保證了零件的加工質量。

［1］濮良貴.機械設計［M］.7版.北京：高等教育出版社，2001.

［2］董國成.車工工藝與技能訓練［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

Thin Wall Parts with Screw Thread in Ordinary Lathe

CHEN Changjiang
（Shaoguan technician college，Shaoguan 512026）

Turning thin-walled parts is a difficult point in the turning process，and the thin wall parts with screw thread are more difficult to be processed on the lathe.In this paper，combined with the teaching examples，from the fixture design of thin-walled parts to the thread processing one by one，and in the teaching practice to be used. This not only completed the production task，but also to make the students learn the processing of thin-walled workpiece this topic，from the process analysis，the actual operation has achieved good results.

thin wall parts，deformation，screw thread，positioning fixture