薄壁類零件車削加工的優(yōu)化設(shè)計

摘 要：薄壁零件在切削力作用下，容易引起變形。通過對薄壁類零件的加工分析，提出解決方法或技巧，保證薄壁類零件加工的各項技術(shù)指標達到要求。

關(guān)鍵詞：薄壁零件 夾具 變形

中圖分類號：TG51 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（c）-0084-02

常見的采用車削加工工藝的薄壁零件可分為套類薄壁件、環(huán)類薄壁件、盤類薄壁件、板類薄壁件、特種型類薄壁件等。由于這類零件質(zhì)量輕、用料少、結(jié)構(gòu)緊湊，在機械產(chǎn)品中越來越被重視，應(yīng)用也越來越廣泛。但薄壁零件的剛性較差，在切削力的作用下，容易引起熱變形和產(chǎn)生振動變形，影響到工件的精度和表面粗糙度，加工質(zhì)量不易保證，因而其加工成了行業(yè)內(nèi)的棘手問題。本文就薄壁零件車削加工中常出現(xiàn)的問題、解決辦法以及加工工藝進行了一些探討。

1 薄壁零件加工分析

車削薄壁零件的主要問題是壁薄和易變形，而產(chǎn)生變形的主要因素是切削力、夾緊力、切削熱和殘余應(yīng)力。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）切削過程中受車削擠壓與牽引導(dǎo)致工件變形。

（2）由于薄壁零件剛性低，在切削過程中易產(chǎn)生振動和變形。

（3）薄壁類零件體積小，總的熱容量小，溫度容易升高和變形。

（4）當(dāng)每切除一層金屬層時，由于應(yīng)力釋放，而引起變形。

（5）裝夾時由于徑向夾緊力的作用，從而引起變形。

（6）相對位置調(diào)整不準，產(chǎn)生壁厚不均，引起工件幾何形狀變化或變形。

（7）刀具選用不當(dāng)影響零件的精度和表面粗糙度，造成零件變形。

（8）其他因素引起變形，如機床振動等。

2 解決方法或技巧

薄壁零件在車削加工過程中，主要是受到切削力、夾緊力、切削熱和殘余應(yīng)力等因素影響而極易產(chǎn)生變形，所以其難點就是如何防止和減小工件的變形，可以通過以下幾種方法有效改善加工變形。

2.1 優(yōu)化裝夾方案

薄壁工件在裝夾中的位置受夾緊力的影響會使工件相對于刀具的位置發(fā)生改變。如用普通三爪自定心卡盤裝夾時，由于夾緊力的作用零件會發(fā)生變形（變成三角形），導(dǎo)致內(nèi)孔加工余量出現(xiàn)不均勻；當(dāng)內(nèi)孔加工完成后，松開卡盤，零件由于彈性恢復(fù)，恢復(fù)為圓柱形，而已加工的圓形內(nèi)孔會變成弧形或三角形，從而產(chǎn)生很大的變形而無法保證加工精度。如圖1所示。

據(jù)了解，25%～50%的加工誤差是由裝夾引起的，因此通過優(yōu)化裝夾方案來減小裝夾引起的彈性變形是提高加工精度和生產(chǎn)效率的重要途徑。

（1）采用扇形軟卡爪裝夾。

采用扇形軟卡爪裝夾薄壁工件，可以增大裝夾時夾持接觸面積，使夾緊力均勻分布在工件夾緊面上，有效減少薄壁套夾緊變形。

（2）采用芯軸裝夾。

芯軸裝夾是將工件變形的軸向夾緊力改為徑向夾緊力，且徑向夾緊力由內(nèi)向外分布，防止裝夾變形。

（3）采用開口套裝夾。

用開口套將三爪卡盤的三點夾緊改變?yōu)檎麍A抱緊，三爪卡盤夾持開口套使其變形并均勻地抱緊薄壁工件后再車削內(nèi)孔。夾持開口夾套時要使開口在兩夾爪的中間位置。

（4）采用真空吸附夾具。

薄壁零件有些壁厚很薄，用卡爪夾持的方法，不能控制其變形，這個時候可以采用真空吸附夾具來進行夾持，不過要求薄壁零件本身沒有通孔。

2.2 選擇合理的刀具幾何參數(shù)，減小工件變形

2.3 選擇合理的切削方向，減小工件變形

刀具橫向夾緊在刀架上，刀尖去除毛刺即可，刀具由中心向外切削。此種切削方向比較合理，會減小工件變形。

2.4 選擇合理的切削用量，有效避免薄壁工件變形

2.5 釋放變形應(yīng)力，保證工件質(zhì)量

薄壁零件的車削一般應(yīng)把粗車和精車加工分開進行。粗車過后，增加半精車，并在半精車后加熱進行退火處理，可減小其內(nèi)應(yīng)力，并釋放內(nèi)力，減小工件變形，保證工件質(zhì)量。在精車前松動一次夾緊，或調(diào)整一下工件位置后再夾緊，可以減小外應(yīng)力，改善薄壁工件變形，從而保證工件質(zhì)量。

2.6 選擇合理的切削液，防止工件變形

選擇比熱容大、黏度小、流動性好的切削液，如選擇柴油為冷卻潤滑液，既能降低工件的表面粗糙度，同時又能吸收大量的熱量，降低切削溫度，防止工件變形。

2.7 合理選擇刀具，提高工件質(zhì)量

精車薄壁零件孔時，刀具刃口要鋒利，刀桿的剛度要高，修光刃不宜過長，否則會影響工件表面粗糙度。車削高強度材料的薄壁時，一定要注意刀具逐漸磨損而使工件孔徑出現(xiàn)錐度，影響工件精度。

2.8 改進機床，減小夾緊力，減少工件變形

利用變頻器對機床電路進行改進，使機床實現(xiàn)慢啟動，這樣薄壁零件可在很小的夾緊力下夾持，防止薄壁零件在加工過程中變形。

3 結(jié)語

薄壁類零件在機電類產(chǎn)品中應(yīng)用越來越多，對產(chǎn)品的質(zhì)量要求也越來越高，通過對上面的方法分析和技巧討論，保證了工件的尺寸及加工精度，同時降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，解決了行業(yè)中的棘手問題。

參考文獻

[1]王建中，陳陸幫.薄壁類零件車削加工工藝方法[J].新技術(shù)新工藝，2010（11）：26-27.

[2]雷奮紅.淺析薄壁零件加工裝夾方法及車削加工技巧[J].萬方數(shù)據(jù).

[3]實用車削操作技巧450[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

[4]呂鳳環(huán).薄壁零件的車削加工[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備.2012（2）36-38.

[5]袁哲俊.金屬切削刀具[M].上海科學(xué)出版社.

[6]白麗艷.淺析影響薄壁零件加工精度的因素及其工藝措施[M].