淺談薄壁零件的數控車削加工

張景霞++陳文殊

摘 要：薄壁零件剛性差、強度弱，在加工過程中極易產生變形，容易產生尺寸、形狀、位置誤差，很難保證精度要求，但是由于薄壁零件自身的優(yōu)點，應用又非常廣泛，所以如何提高薄壁零件的加工精度，保證零件的加工質量一直困擾著我們，為了解決這個難題，通過實踐摸索，找到了一套比較成熟的加工方法。該文結合工件實例分析了薄壁零件的加工特點、加工難點，優(yōu)化了加工方案和加工路線，完善了輔助夾具設計，對加工方法、裝夾方法、刀具參數、切削參數的設定均有詳細規(guī)定，提出了減少和防止加工變形的方法以及數控車削薄壁零件的編程技巧，克服了此類零件的加工工藝問題。

關鍵詞：薄壁零件 變形 數控加工

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0094-02

在實際生產過程中，經常會遇到加工各種不同類型的薄壁零件，因為它具有結構小、質量輕、材料省、結構緊湊等優(yōu)點，所以應用在各行各業(yè)，特別是在航空航天業(yè)應用更加廣泛。薄壁件加工時由于振動、夾緊力、切削熱、內應力、車削力對變形的影響，使工件產生大幅度的形狀變形，導致零件尺寸精度、形狀精度和位置精度超差，表面粗糙度難以保證，提高薄壁件的加工精度，保證零件的質量要求，一直是業(yè)內人士關心的話題，也是亟待解決的問題。

1 零件結構分析

（1）從零件圖1分析，該零件由圓柱面、逆圓弧、順圓弧、內螺紋等組成，材料為45號鋼，毛坯為內輪廓基本相似的鑄件Φ85 mm×50 mm。

（2）該零件是薄壁件，壁厚只有2 mm，而且精度要求高。

（3）薄壁件在加工過程中達不到精度要求的關鍵原因是變形問題。薄壁件的變形主要有以下幾種：夾緊變形、振動變形、熱變形、測量變形。引起工件變形的主要原因有：夾緊力、切削力、切削熱、內應力等。為了達到零件圖要求，應從夾具設計、刀具參數、切削用量、編程方法等方面綜合考慮，經過多次實踐，找出了解決該問題行之有效的工藝方案。

2 工藝方案設計

2.1 操作步驟

（1）夾緊毛坯左端，伸出卡盤長度20 mm，加工右端面。

（2）粗、精加工外輪廓至Φ80 mm×13.3 mm。

（3）用Φ26鉆頭鉆通孔。

（4）粗、精加工零件內輪廓。

（5）利用G76、G92混合編程進行螺紋加工。

（6）掉頭，控制總長至尺寸。

（7）粗、精加工零件外輪廓。

（8）檢查工件，完成零件加工。

2.2 減少和防止薄壁件加工變形的方法

（1）夾具選擇。由于薄壁零件壁薄、強度弱，普通的三爪卡盤受力點少，接觸面積小，如果在卡盤上夾緊時用力過大，就會使薄壁零件產生變形，造成零件誤差，因此我們采用開縫套筒或者扇形軟卡爪。這樣使接觸面增大，讓夾緊力均布在工件上，從而在一定程度上改善工件被夾緊時產生的變形。為滿足裝夾要求設計出一套適合該零件的專用夾具，如圖2、圖3、圖4所示。

（2）工件分粗、精車階段。粗車時，由于切削余量較大，夾緊力稍大些，變形也相應大些；精車時，夾緊力可稍小些，變形也相應小些，另外精車前可以時效處理，消除粗車時因切削力過大而產生的變形。

（3）合理選用刀具的幾何參數。精車薄壁工件時，適當增大前角、主偏角、刃傾角，減少刀尖圓弧半徑，并使刀具保持刃口鋒利，切削輕快，排削順暢刀柄的剛度要求高，盡量減少切削力和切削熱。車刀的修光刃不易過長（一般取0.2～0.3 mm）。

（4）充分澆注切削液。切削液有潤滑、冷卻、清洗和防銹作用，根據不同的加工要求，需要選擇合適類型的切削液，通過充分澆注切削液，降低切削溫度，減少工件熱變形。

2.3 切削用量

（1）車削工件右端面，主軸轉速：300～400 r/min，進給速度：F0.1～0.15 mm/r。

（2）麻花鉆，主軸轉速：400～500 r/min，切削深度：通孔。

（3）粗車內輪廓，主軸轉速：500～600 r/min，進給速度：F0.15～0.2 mm/r，切削深度：1 mm。

（4）精車內輪廓，主軸轉速：800～900 r/min，進給速度：F0.1～0.15 mm/r，切削深度：0.5 mm。

（5）車削內螺紋，主軸轉速：450～550 r/min。

（6）粗車外輪廓，主軸轉速：600～800 r/min，進給速度：F0.25～0.3 mm/r，切削深度：1.5 mm。

（7）精車外輪廓，主軸轉速：1 000～1 200 r/min，進給速度：F0.1～0.15 mm/r，切削深度：0.5 mm。

2.4 編寫加工程序

（1）采用的數控機床：CAK6150P；數控系統(tǒng)：FANCU0i。

（2）車削右端面、粗、精加工圓柱面Φ80 mm×13.3 mm，

程序簡單，用G00、G01指令就可以完成。

（3）粗加工零件內輪廓，由于是采用內輪廓基本相似的鑄件，所以采用固定循環(huán)指令G73；G73也稱為仿形加工，特別適合加工鑄件或鍛件毛坯，G73用于內孔加工編程，應注意起刀點直徑應小于Φ28，如采用X、Z軸雙向進刀，應注意進、退刀要有足夠的空間。

（4）粗加工零件外輪廓，采用外徑粗車循環(huán)指令G71，編程時注意起刀點直徑應大于Φ85。

（5）用G71、G73指令編程時，在精加工程序中首段只能單方向進刀。

（6）粗加工零件內、外輪廓后時效處理，精加工零件內、外輪廓均用G70指令。

（7）內螺紋厚度只有2 mm，加工很容易發(fā)生變形，不容易保證尺寸要求，所以采用G76、G92混合編程進行螺紋加工，G76斜進刀有利于排削，G92直進刀有利于保證精度，以此避免螺紋變形，保證零件的精度。

2.5 加工時嚴格遵守安全操作規(guī)程

（1）穿好工作服，女工戴好工作帽；（2）在工作中禁止戴手套；（3）合理選擇進給量，刀具刃磨角度使鐵削呈團狀，防止鐵削傷人；（4）禁止運轉時清除鐵削；（5）禁止運轉時接觸工件；（6）工件要裝夾牢固，以防在主軸旋轉時松動飛出傷人或車削加工時扎刀；（7）機床主軸啟動，開始切削前應關好防護門，正常運行時禁止按“急?！卑粹o，加工中嚴禁開啟防護門。如遇緊急情況應按紅色“急?！卑粹o，及時報告維修人員，修正后經全面檢查方可再進行加工。

3 結語

綜上所述，在數控車加工過程中，經常碰到一些薄壁零件的加工。該文詳細分析了薄壁零件加工的特點、防止變形的工藝方法、車刀幾何角度及切削參數的選擇，結合實踐中的實例設計出預防薄壁件車削變形的加工方案。

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