殼體（LY12）薄壁零件車削加工技術研究

何明輝 胡振峰 牛雪平

摘 要：薄壁殼體零件材料為LY12，剛性差、強度弱。在加工過程中受切削力、切削熱、斷續切削條件及定位夾緊等因素的影響，極易變形，不易保證零件的加工質量。本文以某安裝殼體薄壁零件為例，結合雙主軸車削加工中心，編制應用雙主軸傳遞同步運行程序，對車削加工過程中裝夾方法、切削用量等參數進行優化，進一步提高其生產效率，確保零件的加工質量。

關鍵詞：雙主軸車削；薄壁；裝夾；切削用量

中圖分類號：TG506 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）02-0059-02

Turning Technology of Shell （LY12） Thin Wall Parts

HE Minghui HU Zhenfeng NIU Xueping

（Zhengzhou Aircraft Equipment Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450005）

Abstract： The material of thin-walled shell parts is LY12， and its rigidity is poor and the strength is weak. In the process of cutting， the cutting force， cutting heat， interrupted cutting conditions and location and clamping factors are very easy to deform， which is not easy to ensure the quality of parts. This paper taken a case of thin walled parts installation as an example， combined with double spindle turning center， double spindle system using transfer synchronous operation procedures， for turning the clamping means， cutting parameters optimization， to further improve the production efficiency， ensureed the components the processing quality.

Keywords： double spindle turning；thin wall；clamping；cutting amount

1 殼體薄壁零件的結構特征

某安裝殼體零件材料為LY12，其切削性能良好。此零件屬于異型薄壁殼體類結構，外形尺寸較大，圓周邊最小厚度為1.9mm，內部筋的最小厚度僅為2mm，基準外徑Φ64公差為0.019mm。因零件壁薄導致強度、剛性較差，在加工該零件時，若工藝方案或加工參數設置不當，零件極易變形，其形位誤差增大。零件結構如圖1所示。

2 零件加工難點

①殼體薄壁零件毛坯選用棒料，首先，車削內孔時，雖使用軟爪夾持Φ64外徑，保證同軸度，但受加緊力和切削力影響，加工過程中還是會產生零件變形；其次，在用Φ62外圓定位時，壓板夾緊，銑削外形和內腔的4個圓弧時，裝夾剛性較差，容易產生振動和變形；在以2-Φ4.2兩小孔定位鉆外徑上的4個M4-7H螺紋底孔時，可能出現定位誤差。這些都會影響工件的產品質量和生產效率。

②薄壁零件數控車削影響加工精度的因素主有以下3方面：第一，受力導致薄壁零件變形；第二，受熱變形，因工件較薄，切削熱會引起工件熱變形，使工件尺寸難以控制；第三，振動變形影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

3 解決方案

①選用數控車削中心T42數控臥式車床，雙主軸車削中心相同的功率、相同的轉速，主、副軸可對工件進行不停車同步傳遞夾持，采用雙主軸數控車削中心進行加工可在一次裝夾中同時加工工件的兩端，只需要一臺設備進行從毛坯到成品的全部正、反面加工，簡化了人工操作，減少工序的同時也大大提高了生產效率。

②加工方法改進。改進后：先用主軸夾持毛坯外形，加工端面槽和Φ64 0 -0.019mm外徑上的2-M3-6H和4-M4-7H螺紋以及3-Φ4.2+0.030mm小孔[1]；然后工件傳遞給副主軸夾持，車削加工內孔，再使用動力頭銑削外形和內腔的4個圓弧。

③定位與裝夾設計夾頭，改進裝夾方式。零件過于輕薄的就不能使用三爪卡盤。在精密的薄壁零件數控加工程序中要慎重地對零件的定位及夾緊裝置進行分析，對可能會引起零件變形的外力作用的大小及方向進行仔細分析，設置滿足加工實際需求的專用夾具。該安裝殼體鉆孔與銑外形均在車削中心進行，殼體屬于薄壁類零件，外圓Φ64 0 -0.019精度高，剛性較差，容易變形。給副主軸一端設計制作了專用彈簧夾頭裝夾工裝，如圖2所示。

此裝夾工裝直接安裝于副主軸內部，獲得更短的工件懸伸，使主軸精度直接傳遞到工件，大大提高了銑削時裝夾剛性，且裝夾工裝方式完全符合薄壁零件的特點。夾具與殼體薄壁Φ64 0 -0.019 貼合，避免卡盤夾緊外圓的時候，零件出現變形；同時夾具定位準確，零件易于找正，裝夾方便快捷，零件變形??；利用工裝，可以一次裝夾完成型腔及所有孔的加工，加工質量得到有效保證[2]。

④切削參數優化和減小加工振動變形措施。對于結構復雜的薄壁零件來說，應盡量降低機械加工應力，同時避免局部應力集中、表面缺陷的產生，還需優化零件加工的切削參數。切削層深度對薄壁零件加工過程中所產生的切削力大小具有直接的影響。減小切削深度雖然會增加數控機床加工過程中的走刀次數，但可以避免由于切削力增大而導致零件變形的出現。除此之外，加工過程中切削的速度同樣也會對切削力有所影響，使用高速切削對薄壁零件進行加工，可以起到削弱切削力的作用，也可以降低加工時的溫度，防止熱力變形的出現。零件在加工內腔時，采用Φ12立銑刀粗銑，轉速2 000r/min，進給量80～100m/min；Φ6立銑刀精銑，加工余量為單邊0.3mm，轉速3 000r/min，進給量控制在20～30m/min[3]。

為減少工件振動和變形，應減小工件所受切削力和切削熱。切削速度高、走刀量小、加工層深度淺，所產生的切削殘余應力就小。采取緊密貼合定位元件與零件定位面之間的接觸，防止薄壁零件在生產過程中發生振動變形。

參考文獻：

[1]王信義.機械制造工藝學[M].北京：理工大學出版社，1989.

[2]肖繼德.機床夾具設計[M].北京：機械工業出版社，2007.

[3]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.