薄壁套零件的外圓加工方法

■ 青海重型機械制造有限公司機械加工分廠 （青海大通 810100） 劉學元 馮 嬌

薄壁套是機械加工中常遇到的難加工零件，我公司通常采用車削和磨削兩種方法，均未達到設計圖樣要求。為解決工藝難題，通過在薄壁套內孔填充鋸末并注水膨脹的創新方法，提高了薄壁套的工藝剛性和加工精度，可滿足圖樣技術要求。

1. 薄壁套結構和精度要求

加工如圖1所示兩種尺寸的薄壁套零件，材料為27SiMn鋼。

2. 薄壁套加工工藝

工件一的加工工藝路線為：下料→粗車→半精車→萬能磨→精車→終檢。工件二的加工工藝路線為：下料→調質粗車→半精車→終檢。

工件的加工特點為：

1）工件表面的加工分為粗、半精和精加工，加工時采用試切法以內孔、外圓互為基準，反復進行加工。最后以內孔為基準加工外圓，達到圖樣技術要求。

2）加工外圓采用工藝心軸，結構如圖2所示。

3. 操作方法

具體加工操作方法如下。

1）調整機床精度達到工藝要求。

2）工件一加工過程：首先將工件內孔加工至尺寸要求，外圓按壁厚適當留量；然后將心軸穿入孔內，填滿鋸末壓實，找正注水后，待鋸末膨脹，精車外圓至圖樣尺寸要求，如圖3所示。

圖1 薄壁套結構和尺寸

圖2 工藝心軸

圖3 工件一加工示意

3）工件二加工過程：將工件一端車成止口，止口與法蘭盤配合間隙過盈0.008～0.012mm，在工件卡頭部位內孔、外圓處分別切4mm×2mm卸荷槽，卸下工件，裝上法蘭盤7，使工件卡頭部位成為實體狀態。工件裝夾如圖4所示，將內孔車至尺寸要求，外圓按壁厚適當留量，將心軸桿裝入孔內擰緊，填滿鋸末壓實注水，待鋸末膨脹后，精車外圓至尺寸要求。

產品檢測結果見表1。

4. 填加鋸末注水膨脹法的定性分析

工藝試驗檢測結果證明，填加鋸末注水膨脹法所加工的薄壁零件完全能滿足設計圖樣的技術要求，證明此方法可行。填加鋸末法是根據鋸末吸水后膨脹的原理，使零件內孔與外圓成為一體，從而減小零件在加工過程中的變形。鋸末洗濕后膨脹率參照木材膨脹率來類推，其纖維達到飽和點時膨脹率最大，如圖5所示。

由圖5可知，木材體積膨脹率最大，鋸末膨脹率近似于木材體積膨脹率。利用鋸末吸濕后膨脹這一原理，在零件加工中起到了良好的效果。

鋸末裝入零件孔內壓實注水后，鋸末膨脹受零件及心軸的約束，由于膨脹力作用在零件內壁上，形成兩個分力，即軸向力和徑向力，在這兩個力的作用下，零件基本成實體狀態。徑向力在車削加工過程中可以減小Py力的作用，軸向力可以減小車削過程中Px力的作用。另一方面，注水明顯降低了切削熱對工件變形的影響。薄壁套外圓加工完畢后，應打開注水口，卸載內孔壓力后，再拆卸工件，清洗薄壁套內孔，鋸末曬干后可以重復使用。

圖4 工件二裝夾示意

表1 產品檢測結果 （單位：mm）

圖5 木材含水膨脹率1－順紋 2－徑向 3－弦向 4－體積膨脹

5. 結語

通過對薄壁套孔內裝入鋸末壓實注水的工藝試驗，為薄壁套的加工探索出一種切實可行的加工工藝方法。填鋸末注水膨脹法對于單件小批量生產尤其經濟實用。