數控車床車削典型薄壁零件方法探析

王文

【摘 要】在進行車削加工時，薄壁零件發生變形是常有的事，而這已經嚴重影響零件的精度。因此，為了能夠在加工過程中充分的對薄壁零件的精度和質量予以保證，以此有效的提高數控車床如下兩個方面的特點：一是精度，二是切削效率。本文從四個方面對數控車床車削薄壁零件的方法和相關的加工工藝進行深入的探討。

【關鍵詞】數控車床;薄壁零件;加工工藝

引言

通常而言，薄壁零件一般具有兩大特征：一是剛性差，二是強度弱。因此，振動和變形的情況在車削加工的過程中時有發生，對于加工的薄壁零件在精度方面往往得不到保證。而數控車床對提高薄壁零件的加工質量和效率而言所起的作用是不可忽視的，因此重視運用數控車床提高薄壁零件的質量和精度有很大的必要性。

一、淺析零件工藝方法的制定

如圖1所示薄壁軸套來看，零件加工主要考慮的一是零件圖紙技術要求，二是零件結構形狀。在加工零件的過程中加工難點主要體現在如下方面：即要確保內、外圓的同軸度、左端面與軸線的垂直度能夠達到相應的技術要求。由于零件毛坯是直徑150mm×150mm、45號鋼的實心圓棒料，而對于切削工藝的工序，主要有三部分組成：一是粗加工，二是半精加工，三是精加工，對于前兩道工序則采用普通車床進行，而數控車床主要完成精加工工序。由于有了半精加工這一道工序，則可以有效的降低由于粗加工導致的工件變形的情況。精加工時，使用數控車床型號為西門子808D。在對工件進行安裝時，則采用專門制作的臺階銅軟爪完成裝夾，精車內、外直徑及端面，接著再采用銅軟爪撐工件內孔的方式對零件進行定位裝夾，對后續工步予以完成，最后就能做出相關的成品。如此，基于進行精車加工的前提下，切削任務就能高效的完成，并且在相關工藝基準和定位基準方面也能有效的減少偏差，進而零件在精度和質量上就能得到有效的保證[1]。

二、工件定位與裝夾設計

西門子808D數控車床在裝夾工件的過程中一般利用液壓卡盤進行，但是因為液壓卡盤擁有如下的弊端，即一是接觸面不夠大，二是卡爪夾緊力過大。基于此，所以零件變形的情況很容易出現。而為了解決此問題，可制作專用的扇形臺階式銅軟爪，然后在卡盤上對其進行安裝。并且，在工件加工之前，對軟爪進行精密車削后，便可有效的對軟爪的精度值予以加大，從而采取零件的最大外徑處被軟爪所夾持的情況下只需進行一次裝夾就可以對車削零件內、外直徑與端面的工序予以完成，如此工件裝夾在定位的過程中就可以更加精準。而對于軟爪的形狀通常情況下會把它制作成扇形，這樣在接觸工件的過程中接觸面積就能得到一定程度的加大。同時，在工件的外表面還可以均勻的分布軟爪夾緊力，從而避免零件發生形變的情況

三、刀具和切削用量的用法

合理選擇刀具有利于提高加工精度和效率，因此刀具的選擇是非常重要的，而在加工的過程中為了能夠提高效率，在對切削用量進行選擇時，保證合理性則有很大的必要性。通常情況下，在選用刀具時機夾車刀是最佳的選擇，而之所以對95°的外圓車刀進行選用的主要原因為：第一，該刀具擁有較大的前角和主偏角;第二，徑向切削力小，在切削性能上比較優良;第三，工件在對其進行利用的過程中，振動和變形的情況發生的概率較低。另一方面，在選擇鏜孔車刀的過程中，刀尖圓角的半徑最好是0.2毫米，并且如下的兩個方面要盡量減小：一是刀尖圓弧，二是修光刃長度。如此一來，對軸向切削力而言就可以大大降低，進而工件就能減少出現軸向跳動現象的概率。在車削內孔中為了能夠盡可能避免出現刀具讓刀的情況，在對涂層刀片進行選用以此開展加工工作時，則要保證其斷屑性能[3]。同時，在車削中為了能夠降低零件的溫度，還可以不間斷的將乳化冷卻液注入其中。這樣一來，受熱發生形變的情況就能得到有效的避免。

在加工零件的過程中，為了使切削力能夠得以降低還要控制切削用量，如此在保證刀具剛性的情況下就能有效的防止出現讓刀的情況，從而當工件內表面在進行加工時就能有效的提高精度值。而在對零件進行精加工的過程中，選用的切削用量的主軸轉速、背吃刀量、進給量應分別為250 ～ 500r/min、0.1 ～ 0.2mm、0.05 ～ 0.15mm/r。基于此，對于車削出的零件不僅不會出現嚴重的變形情況，而且在精度值方面也能令人滿意[2]。

四、刀具車削軌跡與程序

對于切削零件中的切削力，為了使之能夠得到最大程度的降低，那么如下兩個方面就要尤為重視：一是要對走刀路徑進行規劃，二是對程序指令進行選用時要保證合理性。在卡盤上裝夾工件后，懸伸結構狀態就會因此而形成。而在對零件端面進行加工時，倘若走刀路線的方向是小徑到大徑，那么對車削工件而言，其徑向力就會因此提高，進而振顫的現象就會出現在車削端面，緊接著在端面及結合之處就會出現變形的情況。而倘若在車削端面時走刀路線采用的是從法向進刀的形式，并積極對恒線速度功能指令進行采用，那么在車削端面處就能有效的使切削力得以降低，從而對端面和外徑的如下兩個方面就能提供一定的保證：一是形位精度，二是粗糙度值。

五、結束語

在車削加工的過程中，薄壁零件的變形問題是一個比較嚴重的問題。因此，為了能夠有效的降低這種現象出現的概率，基于保證數控車床的精度和效率性能的基礎上對如下方面要予以重視：第一，在對數控加工工藝進行制定的過程中，對于各種影響因素都要考慮到位，以此充分保證加工工藝的科學性、合理性。第二，在對輔助夾具進行選用時應盡量選擇簡單的、可靠的。第三，在對機夾刀具進行運用時要選擇合適的。如此一來，薄壁零件變形的情況就能得到有效的解決，進而在加工零件的過程中，對于其精度和質量這兩個方面也能予以充分的保證。此外，為了能夠有效的提高零件的精度和質量，還可以引進先進的加工工藝，從而有效的促進薄壁加工領域的發展。

參考文獻：

[1]孫凱，于旻.數控車床車削大直徑薄壁零件方法探析[J].現代制造技術與裝備，2018（1）.

[2]宦小玉，陳良發，張紋.數控車床加工薄壁盤類零件方法的探討[J].農業裝備技術，2018（3）.

[3]喬衛俊.薄壁零件車削加工技巧與裝夾方法的探析 [J].科技致富向導，2013，（14）：57-184.

（作者單位：南京林業大學）