薄壁類風筒工件的加工方法優化

陳雪芳 崔鳳有

(齊齊哈爾二機床(集團)有限責任公司設計院，黑龍江 齊齊哈爾 161005)

1 風筒的加工方法研究

1.1 風筒的精度要求及分析

數控龍門銑機床是筆者公司主打產品，其中一零件如圖1所示，風筒外圓為φ550f9 mm，內孔為φ538 mm，單邊壁厚為6 mm,筒長為1 260 mm，并且要求φ550f9 mm外圓圓柱度為0.05 mm，要想保證此精度，在加工上存在一定難度。

1.2 一般加工工藝方法

按照普通軸套類工件，一般工藝步驟為：(1)在工件最右端φ538 mm孔內焊接工藝堵(工藝堵長35 mm)。(2)劃線，劃全長1 290 mm尺寸兩面，在工藝堵劃工件十字中心線，按線在工藝堵中心上打中心孔φ5 mm。(3)在普通臥式車床C61100上進行粗加工，夾左端φ650 mm外圓，頂右端工藝堵焊塊中心孔，一次裝夾，找正右端15 mm長外圓，粗車、半精車φ550f9 mm×1 260 mm,外圓留量0.5 mm，車：右端15 mm長外圓見光，粗糙度至Ra3.2 μm。(4)上砂帶磨頭，磨φ550f9 mm外圓至要求，并保證φ550f9 mm外圓的圓柱度在0.08 mm以內；調頭，架中心架，找正φ650 mm×15 mm右端面及φ550f9 mm外圓跳動在0.04 mm以內，車全長1 290 mm尺寸左端面至圖紙要求，并完成φ650 mm外圓，調頭，架中心架，找正，車去工藝堵頭，全長1 290 mm尺寸右端面至圖紙要求。

加工中的切削力、夾緊力、切削熱和殘余應力都會導致薄壁類工件變形。按照此工序，由于裝夾次數多，夾盤夾緊等因素，都會導致工件變形，加工出的工件φ550f9 mm圓柱度都在0.1 mm以上，難以滿足圖紙要求的精度。

1.3 加工工藝優化

為了避免工件在加工過程中變形，從半精加工工序開始，主要從裝夾方案，選擇合理的刀具幾何參數，選擇合理的切削方向及切削用量進行優化。具體操作如下：

(1)裝夾方案優化：如圖2所示，用自制工裝錐形圓盤頂尖和工藝壓塊， 取代φ538 mm孔口焊接工藝堵，在工件精加工前，在φ550f9 mm外圓圓周上均布焊接3處35 mm×80 mm×50 mm的工藝壓塊。

(2)優化加工工序：①裝夾：在工件右端外圓處點焊工藝壓塊3，以工件右端為基準裝夾找正，C61100車床的卡盤爪稍微用力，只起到輔助支撐即可，用壓板壓緊工藝壓塊，裝夾力主要由壓板來滿足，從而減小卡盤爪夾緊對工件造成的變形；把錐形圓盤頂尖1裝于車床尾座上，頂工件1 290 mm左端。②車工藝架子口：粗加工過后，φ550f9 mm外圓還有0.5 mm的余量，在全長兩端車出兩個架子口,尺寸為150 mm長,0.2 mm深。③撤去尾座及錐形圓盤頂尖1，在左端架子口上架中心架，精車1 290 mm左端面。④將工件卸下，鉗工配合去除工藝壓塊3，卡盤夾φ650 mm外圓，卡盤爪稍微帶用力，只起到輔助支撐即可，壓φ650 mm右端面，尾座上用錐形圓盤頂尖1頂φ538 mm孔口，找正兩側架子口，進行精車φ550f9 mm外圓至要求。

(3)選擇合理的刀具：精車薄壁工件時，刀具刃口要鋒利，刀桿的剛度要高，修光刃不宜過長。為了減小工件變形，必須減小切削時的吃刀力，因此采用較大的主偏角、稍大的前角、較小的刀尖圓弧半徑的鋒利車刀成為首選。事實證明，采用R型圈屑槽、主前角25°～30°，主后角為6°～10°，主偏角為91°～93°，負偏角為6°～8°，刃傾角為0°～3°的刀具為最合理的。

(4)精車時，選擇合理的切削用量：切削速度為65 m/min以下，走刀量為0.05～0.07 mm/r,背吃刀量為0.055～0.075 mm,這樣能有效消除切削過程中振動，從而避免薄壁工件變形。并且在精車時選擇比熱容大、粘度小、流動性好的切削液進行手動冷卻，既能減小工件表面粗糙度值，又能吸收大量熱量，降低切削溫度，防止工件變形。

2 結語

按照此加工方法加工的工件，本批次加工5種風筒，共計5件，均一次交檢合格。圓柱度均在0.04 mm以內，最好的達到0.02 mm，滿足了設計圖紙精度要求。

本文闡述了薄壁類工件的加工特點，加工難點分析，從裝夾方法、刀具選擇、以及車削參數選擇等方面展開工藝優化，以實例展現優化的成果，保證了工件的加工質量和尺寸精度。

此優化方法進一步推廣，可以廣泛運用在筆者公司小松壓力機的銅套、薄壁缸體等其他系列產品和零部件上，并可以對工裝頂尖進行改進，做出不同尺寸的，比如加工范圍在200～300 mm, 300～400 mm的等一系列工裝，滿足各種尺寸薄壁類工件的使用，提高工作效率，對加工成產具有重要的參考意義。