殼體數(shù)控車削加工工藝分析與編程加工

（奉賢中等專業(yè)學(xué)校 上海 201400）

1 案例背景

薄壁零件一般指壁厚小于2mm的零件，如圖1所示，該零件為薄壁殼體，屬于典型殼體類零件，結(jié)構(gòu)雖然簡單，但加工尺寸精度要求高，特別是主要圓與基準(zhǔn)平面的同軸度。加工此類零件時會出現(xiàn)剛性不足，容易產(chǎn)生變形，引起零件加工后形狀誤差過大而達(dá)不到尺寸要求，其加工工藝的制定、夾具的設(shè)計、制作等是個難點(diǎn)。本文為解決上述問題，對零件設(shè)計了芯軸，同時合理安排工裝，最終完成零件加工，取得良好效果。

圖1：加工圖

工作項目：殼體數(shù)控車削加工：

2 工藝方案分析與擬定

該零件為薄壁殼體，屬于典型殼體類零件，結(jié)構(gòu)雖然簡單，但加工尺寸精度要求高，特別是主要圓與基準(zhǔn)平面的同軸度。加工部位不多，難度較大。

2.1 加工難點(diǎn)分析

2.1.1 尺寸精度及薄壁

該零件為殼體薄壁軸類零件，如上圖1所示，其單邊最小壁厚為1mm，最大壁厚為2.15mm。其加工精度要求也十分嚴(yán)格，最小加工精度范圍僅為0.005mm，一般加工精度范圍為0.5mm。因此，加工難度很大。

2.1.2 形位公差精度

該零件的行為公差要求也很高，其垂直度公差范圍0.005mm，外圓與內(nèi)孔之間的同軸度要求僅為0.01mm，由于壁厚很薄，當(dāng)受到三爪夾緊力的影響后，勢必會造成加緊處的變形，影響整個零件行為公差同軸的要求。

2.1.3 工件的定位與裝夾

由于該零件的尺寸精度和行為公差精度要求都特別高，尤其是其薄壁的零件特性，導(dǎo)致工件的裝夾與定位難度很大。一旦受力不當(dāng)，非常容易造成工件變形，報廢。

2.2 解決方案

2.2.1 數(shù)控機(jī)床選擇

通過對殼體薄壁零件的尺寸公差和行為公差分析，我們選用哈廷F42數(shù)控機(jī)床，該機(jī)床圓度達(dá)到0.0008mm，重復(fù)精度達(dá)到0.002mm可以滿足該零件的加工要求。

2.2.2 設(shè)計專用定位工裝

圖2：打百分表找正

圖3：設(shè)計工裝圖

2.2.3 加工工藝改進(jìn)與切削參數(shù)優(yōu)化

基于薄壁零件特點(diǎn)，合理設(shè)計芯棒，進(jìn)行工件工裝，使殼體薄壁零件加工合理化，采用粉末冶金刀具材料進(jìn)行加工。

由于殼體薄壁零件表面粗糙度要求高，在使用粉末冶金刀具加工時，采用主軸轉(zhuǎn)速1500r/min，進(jìn)給量0.08～0.2mm/r，經(jīng)過參數(shù)的優(yōu)化，有效地提高了表面的粗糙度。

2.3 工藝單

2.3.1 殼體零件加工工藝表

表1：加工工藝表

2.3.2 數(shù)控刀具卡片

表2：數(shù)控刀具表

3 編程加工

在實際加工過程中，需要注意的一點(diǎn)是利用芯軸加工零件外圓時，對刀時注意芯軸右端的臺階，避免相撞。以下程序為零件左右兩端加工程序，將數(shù)控程序輸入哈廷F42數(shù)控機(jī)床內(nèi)，進(jìn)行加工。

表3：部分加工程序

圖4、圖5為加工完成后的殼體薄壁零件。

圖4

圖5

4 結(jié)束語

利用上述編寫的程序在裝有哈廷F42數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床上，加工出的產(chǎn)品，尺寸精度、位置誤差以及表面粗糙度均符合要求。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。任何理論最后都是要應(yīng)用到實踐中去的，不能通過實踐檢驗的理論是空洞的、沒有任何實際意義和用處的理論。實踐證明針對此類殼體零件設(shè)計的夾具結(jié)構(gòu)合理，定位可靠，夾緊力均勻，提高了生產(chǎn)率。要實現(xiàn)數(shù)控加工，編程和工藝是關(guān)鍵。本文雖然只對一例殼體數(shù)控車床加工零件進(jìn)行了編程分析，但它具有一定的代表性，因此掌握數(shù)控車床的編程技術(shù)及加工工藝尤為重要。