影響薄壁零件加工精度的因素及解決辦法

摘要針對影響加工薄壁零件精度的因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，并給出了解決問題的具體方法。

關鍵詞薄壁零件加工精度影響因素解決辦法

中圖分類號:TH16文獻標識碼:A

1 前緒說明

薄壁零件在機械加工業因具有重量輕，節約材料，結構緊湊等特點而被廣泛應用。但薄壁零件的加工因其剛性差，強度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質量等，使得加工比較困難。若我們利用數控車床則可有效地克服薄壁零件加工過程中出現的變形，保證了加工精度。

2 影響薄壁零件加工精度的因素

2.1易受力變形

因工件壁薄，在夾緊力的作用下容易產生變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度，如下圖1所示:

2.2易受熱變形

因工件較薄，切削熱會引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制;

2.3易振動變形

在切削力，特別是徑向切削力的作用下，容易產生振動和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

3 如何提高薄壁零件的加工精度

如圖2所示的薄壁零件，是薄壁零件加工產品中難度較大的零件，為了提高產品的合格率，我們可以從工件的裝夾、刀具幾何參數、程序的編制等方面進行綜合考慮，這樣，就可有效提高了零件的精度，保證產品的加工質量。

3.1分析工件特點

從零件圖樣要求及材料來看，加工此零件的難度主要有兩點:

(1)主要因為是薄壁零件，螺紋部分厚度僅有4mm，材料為45號鋼，批量較大，既要考慮如何保證工件在加工時的定位精度，又要考慮裝夾方便、可靠，而我們通常都是用三爪卡盤夾持外圓或撐內孔的裝夾方法來加工，但此零件較薄，車削受力點與加緊力作用點相對較遠，還需車削M24螺紋，受力很大，剛性不足，容易引起晃動，因此要充分考慮如何裝夾定位的問題。

(2)螺紋加工部分厚度只有4mm，而且精度要求較高。G92螺紋切削循環采用直進式進刀方式，如圖3所示，刀具兩側刃同時切削工件，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產生誤差，但其加工的牙形精度較高;G76螺紋切削循環采用斜進式進刀方式，如圖4所示，單側刀刃切削工件，刀刃容易損傷和磨損，但加工的螺紋面不直，刀尖角發生變化，而造成牙形精度較差。

從以上對比可以看出，只簡單利用一個指令進行車削螺紋是不夠完善的，采用G92、G76混用進行編程，即先用G76進行螺紋粗加工，再用G92進精加工，在薄壁螺紋加工中，將有兩大優點:一方面可以避免因切削量大而產生薄壁

變形，另一方面能夠保證螺紋加工工的精度。

3.2夾具設計

由于工件較薄，剛性較差，如果采用常規方法裝夾工件及切削加工，將會受到軸向切削力和熱變形的影響，工件會出現彎曲變形，很難達到技術要求。因此，需要設計出一套適合上面零件的專用夾具，本例采用如圖5所示的夾具。

對夾具結構作如下說明:

(1) 件1為夾具主體，材料為45號鋼，左端被夾持直徑為80mm，可用來夾持工件的內孔直徑范圍為20-30mm;

(2) 件2為拉桿，材料為45號鋼，直徑為20毫米，剛好與薄片工件上的€%?0孔對應配合，使工件在夾具中定位及傳遞切削力;

(3) 件3為已加工完左端面和內孔的工件，裝夾的時候注意工件與夾具體1的軸向夾緊配合。

(4) 小溝槽的作用:在工件調頭裝夾后，為方便控制總長而設計，尺寸為5€?mm。

3.3合理選擇刀具

(1) 內鏜孔刀采用機夾刀，縮短換刀時間，無需刃磨刀具，具有較好的剛性，能減少振動變形和防止產生振紋;

(2) 外圓粗、精車均選用硬質合金90€俺檔叮?

(3) 螺紋刀選用機夾刀，刀尖角度標準，磨損時易于更換。

3.4工藝分析

3.4.1加工步驟

(1) 裝夾毛坯15mm長，平端面至加工要求;

(2) 用€%?8鉆頭鉆通孔，粗、精加工€%?0通孔;

(3) 粗、精加工€%?8外圓，加工長度大于3mm至尺寸要求;

(4) 調頭，利用夾具如圖2所示裝夾，控制總長尺寸35mm平端面;

(5) 加工螺紋外圓尺寸至€%?3.805;

(6) 利用G76、G92混合編程進行螺紋加工;

(7) 拆卸工件，完成加工。

3.4.2切削用量

(1) 內孔粗車時，主軸轉速每分鐘350-500轉，進給速度F0.10-F0.15，留精車余量0.2-0.3mm。

(2) 內孔精車時，主軸轉速每分鐘1100-1200轉，為取得較好的表面粗糙度選用較低的進給速度F0.03-F0.05，采用一次走刀加工完成。

(3) 外圓粗車時，主軸轉速每分鐘350-500轉，進給速度F0.10-F0.15，留精車余量0.3-0.5mm。

(4) 外圓精車時，主軸轉速每分鐘1100-1200轉，進給速度F0.03-F0.05，采用一次走刀加工完成。

3.5 合理編制加工程序(數控系統采用FANUC oi-mate TC)

程序內容及程序說明

O0001

T0101;調用1#鏜孔刀

S400 M03 M08;啟動主軸，轉速400r/min，冷卻液開

G00 X100. Z52; 定位至起刀點

G00 X16. Z5.;定位至(16，5)

G71 U0.6 R0.5;G71外圓車削循環，對內孔€%?1進行粗加工

G71 P10 Q20 U-0.2 W0.05 F0.10;

N10 G0 X20.4;

G01 Z0 F0.05;

X20.03 Z-0.2;

N20 Z-37.;

G0 X100. Z52. M05 M09;回至起刀點，主軸停止，冷卻液關

M00;程序暫停

M03 S400 M08;主軸啟動，轉速400r/min，冷卻液開

G00 X16. Z5.;定位至(16，5)

G70 P10 Q20;G70精車循環N10～N20

G0 X100. Z100.;定位至起點

T0202;調用2#外圓精車刀

M03 S1100;啟動主軸，轉速為1100r/min

G00 X52. Z5.;定位至(52，5)

G90 X50. Z-6. F0.10;G90外圓切削循環

X48.;車至€%?8

G00 X100. Z100. M5 M09;回至起刀點，主軸停止，冷卻液關

M00;程序停止，零件調頭并裝夾

T0202;調用2#外圓精車刀

M03 S1100 M08;主軸啟動，轉速1100轉/分，冷卻液開

G00 X52. Z2.;定位至(52，2)

G71 U1.5 R0.5;用G71外圓車削循環，對螺紋外圓進行粗加工

G71 P30 Q40 U0.5 W0.05 F0.1;

N30 G0 X21.805;

G01 Z0 F0.05;

X23.805 Z-1.;

N40 Z-32.;

G0 X100. Z100. M05 M09;回到起刀點，主軸停止冷卻液關，

M00;程序停止

M03 S1100 M08;主軸啟動，轉速1100r/min，冷卻液開

G00 X52. Z2.;定位至(50，2)

G70 P30 Q40;精車N30～N40內容

G0 X100. Z100.;回換刀點(100，100)

T0404;調用4#螺紋刀

G0 X25. Z5.;定位至(25，5)

G76 P010360 Q300 R0.1 ;G76螺紋車削循環車削M24€?.5螺紋

G76 X22.25 Z-28. P974 Q100 F1.5;

G00 X25. Z5.;定位至G76同一螺紋加工起點

G92 X22.20 Z-28. F1.5;G92精修螺紋

X22.04;

X22.04;

X22.04;

G00 X100. Z100. M05;返回換刀點、停主軸

M30;程序結束，關返回至開始處

3.6加工時的幾點注意事項

(1)要夾緊工件，以防止其在車削時打滑飛出傷人和扎刀;

(2)螺紋刀要裝正，防止偏斜而引起牙型誤差;

(3)在車削時要使用適當的冷卻液，這樣能有效減少受熱變形，

達到較好加工表面的要求;

(4)遵守安全操作規程，養成良好的操作習慣。

4 總結

總之，通過實際加工，以上措施可以很好地解決加工精度不高等問題，減少裝夾校正的時間，有效減輕操作者的勞動強度，提高加工效率并保證加工后零件的質量。