薄壁零件數控車工加工工藝

譚彬彬

摘 要：隨著科學技術的進步，經濟的飛速發展，在工業生產中薄壁零件的應用范圍正在不斷的擴大，薄壁零件具有輕重量、密結構、節約材料等優點，但也不可忽略薄壁零件剛性不夠、強度比較弱的特點，使它在加工生產中容易出現切削振動、加工變形等問題，使其加工質量難以保證。本文將對影響薄壁零件精度因素進行分析，對薄壁零件的加工工藝進行簡要的探討，旨在提高薄壁零件的加工技術，進而提高生產效率。

關鍵詞：薄壁零件；數控；加工工藝

薄壁零件的高效精密的數控加工技術是當代高新技術產業的基礎，是制造業在核心技術競爭力方面的代表，也是體現國家的制造技術水平先進與否的一個標志。薄壁零件在現代工業的各個領域都有應用，如汽車制造業、軍事工業等。不可否認在薄壁零件加工中是存在一定問題，常常會出現不合格的零件，造成浪費。所以我們有必要通過對薄壁零件加工工藝問題的分析研究，優化薄壁零件制造加工措施，進而解決薄壁零件加工中所存在的問題，保證薄壁零件的精度和質量，提高所制造加工零件的合格率。

1 薄壁零件概述

薄壁零件顧名思義，其顯著特點就是壁薄，同時它還存在著強度差與抗變形能力低的特點。加工過程中的表面硬化、顫振、熱力、切削等因素都關系到薄壁零件的變形與否。數控加工的過程可分為三部分，即設計與編程、加工與監控和成品檢驗三階段。對薄壁零件加工來說，突出問題就是零件變形不易控制。這也說明薄壁零件的加工對加工技術、裝夾方式、切割刀具及切割工藝都有著極高的要求。

2 影響薄壁零件數控加工精度的因素分析

薄壁零件具有輕量化的動態性能，不過保障薄壁零件的加工精度卻是工業生產的一個瓶頸，薄壁零件在數控加工過程中容易變形、損壞。想要提高薄壁零件加工的精度就需要對影響其精度的因素進行研究。對薄壁零件數控加工過程中易出現變形，影響零件精度的因素進行分析后，得出存在以下幾種主要影響因素。

2.1 熱因素導致薄壁零件變形。通常情況下，比較薄的零件加工過程中受到切削熱的作用時，都會不同程度產生熱變形現象，導致零件的加工精度下降以及質量不合格等。分析其原因得出：當薄壁零件數控加工完成裝夾工序后，再陸續進行精車與半精車以及粗車加工程序，產生一定程度的切削熱量是必然的，然而薄壁零件在受熱作用的情況下發生變形也是必然的，結果就是零件的精度無法得以保證。

2.2 受力因素導致薄壁零件變形。薄壁零件的加工材料是一類較輕薄的材質，這類材料在某種外力的作用下，會出現一定程度的變形，這樣就會使薄壁零件的形狀、長度等精度受到不同程度的影響。比如在利用三爪卡盤夾緊零件的過程中，薄壁零件就會在外力的影響下變為三角形的，這樣零件內孔的加工余量就會分布不均。當內孔真正的加工完成后，松開卡盤，零件受彈性影響恢復成原來的形狀，這一過程就會出現誤差。

2.3 振動因素導致薄壁零件變形。一般情況下，薄壁零件在受到切削力的作用時特別是徑向切削力，會產生振動和變形現象，對零件的外形、長度、表面的粗糙度以及位置精度等都會產生影響。

2.4 刀具的角度因素導致薄壁零件變形。主偏角決定徑向切削力和零件加工軸向的分配，對于剛性較差的薄壁零件來說，刀具的主偏角要接近90度。刀具的角度直接影響零件表面的粗糙度。

2.5 操作不當導致薄壁零件變形。不規范的操作工序以及不正確的切屑流向也是導致薄壁零件變形的主要因素。精車之前沒有進行釋放變形、精車時過大的切削量都會引起薄壁零件的變形。當切屑流向不正確時，導致加工過程中的切屑堵塞在切削工具與零件之間，進而引發薄壁零件的變形。

3 優化薄壁零件數控加工工藝的措施

3.1 對所加工零件的特性進行分析。在使用數控車床加工薄壁零件時，需要考慮裝夾的定位和零件加工精度兩個問題。

首先是裝夾定位分析，在利用數控車床對零件加工時要考慮零件裝夾的可靠度，還要考慮到薄壁零件加工精度問題。零件過于輕薄的就不能使用三爪卡盤。在精密的薄壁零件數控加工程序中要慎重地對零件的定位以及夾緊裝置進行分析，對可能會引起零件變形的外力作用的大小及方向進行仔細分析，設置切合加工實際需求的專用夾具。如果工件的剛性不夠，而零件的受力又很大，容易發生振動的時候，可以考慮臨時增加零件壁厚的辦法來提高薄壁零件的剛度，比如在空心處澆灌石膏、明礬或松香等材料，在零件加工完成后再對其進行去除。

其次分析薄壁零件的加工精度。目前常用的FANUC 0i數控系統的螺紋編程指令有G92螺紋車削循環，G76復合形螺紋削循環等。G76的車削過程是斜入式，就是說通過用單側刀刃車削零件，以此來防止過分磨損刀刃，不過這樣生產出來的螺紋會出現表面不平的現象，刀尖角度的不夠標準，最終使得牙型精度降低。而用指令G92進行加工，雖然能使牙型的精度得以提高，但它采用的是直進式方式進行車削，會產生比較大的車削力，使得切屑的排放受到阻礙，還會加大刀刃的磨損。

3.2 選擇合適的刀具。在薄壁零件的數控加工過程中，需要對刀具進行仔細的選取。比如，對車刀的選擇，一般情況下，硬質合金90度的車刀適用于外圓的粗車與精車工藝，機夾刀則是螺紋的車刀之首選，這是由此刀具刀尖角度比較精確，并且損壞后也很容易更換的優點決定的；其次是對鏜刀的選擇，內孔的鏜刀更多的選擇機夾刀，因為這種刀剛性好不需要刃磨，可以減少換刀的時間還能夠減免零件的振動變形，使得振紋的出現機率降低。

3.3 優化零件加工的切削參數。切削的深度對薄壁零件加工過程中所產生的切削力的大小有著直接的影響。減小切削的深度，雖然會增加數控機床加工過程中的走刀次數，但是可以減免由于切削力增大而導致零件變形的出現。除此之外，加工過程中切削的速度同樣也會對切削力有影響，使用高速切削對薄壁零件進行加工，可以起到削弱切削力的作用，也可以降低加工時的溫度，防止熱力變形的出現。

3.4 選擇科學合理的工藝工序。制定科學合理的加工工序路線是保證薄壁零件數控加工工藝質量的關鍵所在。制造企業要將分析重點放在薄壁零件變形規律上面，了解掌握薄壁零件變形的規律，重視防止零件加工過程中存在的變形問題，以零件的生產技術要求及加工過程中的受力分析情況為根據來選擇合理的定位，緊密貼合定位元件與零件定位面之間的接觸，防止薄壁零件生產過程中振動變形的發生。選擇科學合理的工序路線就是合理的選擇夾具與零件的夾緊方式和定位基準，并且保證在加工過程中的基準始終協調一致，對加工余量要進行合理地分配；對相同零件的不同部分進行精加工的工序，要根據具體情況選擇最優化的加工順序。

4 結束語

當前的經濟發展要求制造企業提高對薄壁零件的高精加工的要求。結合自身的生產實際條件，對現在的薄壁零件數控加工工藝進行研究分析，綜合當前的數控加工的方式，不斷的完善對生產工藝的分析，改進設計，優化方案，不斷的積累薄壁零件的生產加工經驗，提高零件的加工質量和生產效率，帶動薄壁零件數控加工工藝整體水平的發展，進一步提高零件加工的精確度，生產出對環境污染小、表面質量好、符合現代加工工藝要求的薄壁零件，最終使產品立于不敗之地，使制造企業的競爭力得以提高。

參考文獻

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