一種鋁合金薄壁件的車削加工方法

石 偉 路龍龍

（西安電子工程研究所 陜西 西安 710100）

1 薄壁類零件加工特點

因為薄壁零件具有重量輕，用料少，結構緊湊，所以在各個行業中受到了越來越廣泛的應用，而薄壁零件因其壁薄必然導致強度弱，剛性差，裝夾基準面小，容易變形等問題，不易保證加工質量，因而薄壁零件的加工成了行業內棘手的事情。

薄壁零件按其形狀大致可以分為：殼體類薄壁零件和軸類薄壁零件。殼體類薄壁零件通常采用銑削或冷擠壓沖加工方法，而軸類薄壁零件通常采用車削加工。下面用實例分析鋁合金軸類薄壁零件的具體加工方法和注意事項。

1.1 影響薄壁零件加工精度的因素

由分析軸類薄壁零件得出此類零件加工最大瓶頸是壁薄容易變形，而影響變形的因素有很多，主要有以下幾個方面：

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；

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；

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。

1.2 復雜薄壁類零件的難點分析

薄壁類零件自身結構剛性差，在切削過程中易產生振動和變形，承受切削力和夾緊力能力差，容易引起熱變形，在編制加工這類結構零件的程序時要注意：

1）增加切削工序以逐步修正由于材料去除所引起的工件變形。對于結構剛性較好的軸類零件，由于因去除多余材料而產生變形的問題不嚴重，一般只安排粗車和精車兩道工序。但對于薄壁類零件至少要安排粗車→半精車→精車甚至要更多的工序。在半精車工序中修正因粗車引起的工件變形，如果還不能消除工件變形，要根據具體變形情況適當再增加切削工序。

2）薄壁類零件應按粗、精加工工序。薄壁件通常需要加工工件的內、外表面，內表面的粗加工和精加工都會導致工件變形，所以應按粗精加工分序。內外表面粗加工后，再內外表面精加工，依次類推，均勻地去除工件表面多余部分，這樣有利于消除切削變形。這種方法雖然增加走刀路線，降低了加工效率，但提高了加工精度。

3）加工薄壁結構件的工序安排。薄壁類零件的加工要經過內外表面的粗加工、半精加工、精加工等多道工序，工序間的順序安排對工件變形量的影響較大，一般應作如下考慮：一是粗加工時優先考慮去除余量較大的部位。因為余量去除大，工件的變形量就大，兩者成正比。如果工件外圓和內孔需切除的余量相同，則首先進行內孔粗加工，因為先去除外表面余量時工件剛性降低較大，而在內孔加工時，排屑較困難，使切削熱和切削力增加，兩方面的因素會使工件變形擴大。二是精加工時優先加工精度等級低的表面（雖然精加工切削余量小，但也會引起被切削工件微小變形），然后再加工精度等級高的表面（精加工可以再次修正被切削工件的微小變形量）。三是保證刀具鋒利，加注切削液。四是增加裝卡接觸面積。增加接觸面積可使夾緊力均布在工件上，使工件不易變形。通常采用開縫套筒和特殊軟卡爪。五是根據給定零件的圖樣，結合加工工藝，變徑向裝卡為軸向裝夾，采用專用的夾具。本零件采用的是專用的夾具。

2 某薄壁件加工實例

某零件（如圖所示），材料為1060，屬薄壁件，長度較長，對孔和外圓的同軸度要求較高，要求材料完全退火，需滿足零件的特殊使用要求，對尺寸公差和形位公差都有較高的要求。使用普通車床對零件進行了試加工，尺寸公差和形位公差均很難保證，經過分析，1060為工業純鋁，難切削，易變形，熱處理不可強化，經過退火后，材料硬度降低，可加工性更差，需要采用工裝保證裝夾。

經過多次實驗，總結加工步驟如下：

2.1 粗車

1）夾持夾頭，粗車外圓 φ54（φ 和內孔 φ42（φ

2）平端面，保證總長 L=285mm(L=283mm)。

2.2 熱處理

完全退火，390～420℃,2～3h.

2.3 半精車

1）夾持外圓φ54，鏜孔φ，保證孔的尺寸公差及形位公差，并保證一個端面與孔垂直。

2）夾持外圓φ54，車另外一端面，保證總長度：L=283。

3）車芯軸 φ，上芯軸，并固定零件（尾座裝夾），保證同軸，半精車 φ52.4（φ），兩端尺寸=33.5(=31.5)，裝夾時，以與孔垂直加工的端面靠近夾持端。

4）用切刀加工外圓，分四平均段加工，留余量：φ50.4（φ如圖所示，分段加工是為了保證加工應力分布均勻，減少變形。

5）車螺紋 M52X1.5(兩端)。

2.4 精車

1）采用軸向連接件裝夾，車芯軸φmm，用螺釘固定零件（以垂直面裝夾）。保證同軸度，垂直度（如圖所示）。

2）精車外圓 φ（兩端），保證兩端長度。

注意：在精車時，要求轉速低，進給量小，切削液供應充足。

2.5 檢驗

經三坐標測量機檢驗，達到圖紙要求，滿足尺寸公差和形位公差。

加工應注意重點：

1）由于材料是純鋁，又完全退火，特別軟，極易變形，所以裝夾時要注意方法與力度，盡可能消除設備的因素。

2）盡量保證孔的尺寸公差小，使和芯軸配合緊密，同時盡可能保證兩端面與孔軸線垂直度在0.01mm之內。

3）要分清加工的主次和受力大小。盡量消除變形因素。4）要掌握熱處理方法，減少變形。

3 總結

目前，薄壁件加工一直是車削加工的難點，針對這種薄壁件的加工方法不一定是最佳方案，通過不斷的學習和實踐總結，希望在薄壁件加工方面積累更多的經驗，更好的為加工服務。

［1］趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊[M].3版.上海科學技術出版社，1990，3.