薄壁軸套零件的車削加工

林 玲

（成都工貿職業技術學院，四川成都 611743）

0 引言

易變形零件是較為常見的加工零件。大部分易變形零件外型并不復雜，但由于其自身要求精度高，在實際操作時會受到刀具、機床夾具、切削熱、切削力、材料應力等影響，零件的加工可能發生變形，在實際加工中不易操控，需要注意的細節較多。

薄壁零件有緊湊型、結構簡單、重量輕的特點，目前被廣泛應用于我國各個行業和領域。因此，對薄壁類零件的車削加工工藝及工裝設計進行研究，對于改進其加工方法和加工精度有重要意義。

1 薄壁軸套零件的車削加工

與普通機床相比，由于數控機床能夠進行自動化加工，其工作效率明顯提高。因此，為了充分發揮出數控機床工作效率高的特點，就必須熟練掌握數控機床的操作方法、工作特點和設備的性能，同時還需確保頂加工的方案，才能進行數控機床運行程序的編輯，確保數控機床正常運行。

由于軸套類零件是用于支撐轉抽以及軸上零件的導向，軸套類零件的表面是外圓和內孔，主要是為了滿足外圓以及內孔的圓度和尺寸的需求。同時要需要滿足內外圓之間同軸的需求。另外，由于薄壁類零件的壁厚較薄，并且剛性較弱，因此，在薄壁類零件加工時，應嚴格控制切削的熱度、力度、加緊力等，避免薄壁類零件加工發生變形，影響零件加工質量。

2 薄壁零件的變形原因

（1）外力。由于零件薄壁薄，剛性較低，導致早夾緊力的作用下，容易產生變形，俗稱“馬蹄形”，從而影響零件加工的形狀精度和尺寸精度，很難保證零件加工的質量。

（2）振動。在徑向切削的作用下，零件的加工容易發生振動，從而影響零件加工的位置精度、形狀和尺寸以及零件表面的粗糙度。

（3）測量力度。測量力度大也會變形，薄壁銅鋁件就該特別注意。該零件為高溫合金不用考慮測量力度的問題，測量力度小不易測出真實值。因此，進行零件加工前，需要找好準確的位置，才能進行測量，尤其是大批量生產的零件，需要對檢測、裝夾進行嚴格控制。

3 防止和減少薄壁零件工件變形的方法

（1）工件加工分為精車、粗車。精車時，為了有效控制由裝夾帶來的變形，可以減少夾緊力度，還能消除粗車切削力的零件加工變形；而粗車時，由于切削力度較大，可以加大夾緊力度。

（2）采用特制的軟卡爪和套筒，增大加裝夾的接觸面積，使夾緊力均勻地分布在裝夾面，降低夾緊力對零件的影響。

（3）加工薄壁工件時，應盡量使用軸向夾緊夾具車。由于夾緊力沿工件軸向部分，而工件的軸向剛度較大，因此工件應靠軸向夾緊套提高接觸的摩擦力，從而降低加工變形。

（4）為了降低因工件加工產生發熱變形，宜采取澆注切削液的方式，降低工件加工時的溫度。

4 提高薄壁零件的加工精度方法

圖1為某發動機上的襯套類零件，為薄壁零件，加工材料為AMS4117，技術要求：①尖邊倒棱C0.1；②未注倒角按0.3×45執行；③不允許零件表面有劃傷、碰傷、壓傷等；④不允許零件表面有凸出物。該零件對尺寸精度和位置精度要求非常嚴格，加工難度較大，合格率也受到了影響。為了解決這一難題，從程序編制、刀具幾何參數、工件夾裝等方面進行論證。

4.1 加工難點分析

圖1所示的零件，從加工要求及材料來看，此零件的加工難點主要是薄壁零件，材料T2（紫銅）硬度低，而且批量較大，既要保證工件加工時的定位精度，又要考慮裝夾可靠。常用的裝夾方法為普通三爪卡盤夾持外圓或撐內孔，由于該零件較薄，受力較大，剛性不足，容易引起工件圓跳動，因此要充分考慮裝夾的定位問題。

圖1 薄壁襯套的加工尺寸

4.2 制定加工方案

該零件的直徑較大，而且薄壁較薄、剛性較差，采用常規的裝夾方法及切削加工，工件容易出現嚴重變形，很難滿足零件的技術要求。采用粗精加工分序加工零件，所有內外圓各留2 mm余量，大端面Z向厚度留1 mm（圖2）。為了減少加工變形及便于裝夾，增加零件夾持部位長度，防止夾持過程中的應力傳遞。

圖2 粗加工尺寸

4.3 工件的裝夾

（1）精加工零件內孔時采用專用夾具裝夾（圖3）。在裝夾過程中，夾具對工件的包容面積使得加劇的斷面均勻分而在工件的表面。在進行夾具端面的軸向定位時，應盡量將軟爪的內孔與端面的加工在一次裝夾中完成，確保內孔與夾具端面保持垂直，以提高定位的精準度，減少受力不均導致的工件變形。

圖3 加工零件內孔采用專用夾具裝夾

（2）精加工零件外圓時可采用如圖4所示的裝夾方式。底面與芯軸面相貼，工件與芯棒相配合，利用壓板與零件端面相貼，螺母旋緊防止零件晃動，從而加工零件外圓，保證零件壁厚尺寸。

圖4 加工零件外圓的裝夾方式

4.4 刀具的選用與進給

在刀具切削時，應合理選擇幾何參數，刀具切削的前角越大，發生切削變形現象越少，切削力越小、刀具切削越平穩。通常要增大主偏角的角度，從而減小徑向切削力，降低刀具切削產生振動。此外，后角的角度不宜過大，以確保刀具剛性，但過小會造成后刀面與工件摩擦增大，引起振動。還要合理控制刀尖圓弧的半徑。因為圓弧半徑越大，切削力不斷增大，越易產生振動。但刀尖圓弧的圓角過小，也會影響刀尖的強度和表面的粗糙度。

針對此零件，需使用內孔精車刀、端面精車刀、外圓精車刀，必須確保刀磨的風力，從而確保刀具切削刃的平直和光潔，3把刀的刀尖圓弧應設置在R=0.2 mm，切斷刀的刃寬應控制在2 mm內，刀具材料選為YT15，這樣容易磨出鋒利的刃口，保證刃口足夠的強度和韌性。內、外圓車刀為普通機夾刀具，主偏角為93°，刀尖角35°是考慮接觸面積小，刀尖切削零件時減小徑向力，切斷刀和麻花鉆必須修磨鋒利，有利于排削及零件表面質量。斷削槽必須和主切削刃與刃傾角保持平行，以確保切屑卷起能順利排出。

5 合理選擇切削用量

通過研究現實，主軸的轉速越快，刀具切削時越容易發生振動，但主軸轉速較低時，不易發生刀具切削的振動，反而無法保證零件加工的質量。因此，需要合理的選擇切削的用量。

6 加工效果

雖然薄壁零件在加工中的變形是不可避免的，但通過正確的加工方法可以有效控制薄壁零件的變形范圍，是操作者必須掌握的技能。通過對零件的檢測，圓度、跳動均在0.01 mm以內，垂直度在0.02 mm以內，雖有輕微變形，但均能達到圖紙要求。實踐證明，用此方法加工比較合理。

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