車床加工薄壁零件內孔的方法和技巧

摘 要：計算機技術和仿真技術的迅猛發展推動著薄壁零件數控加工工藝由不成熟的工藝發展蛻變為工程科學。在此過程中，薄壁零件數控加工技術研究由傳統的經驗研究轉變為科學的“定量分析”。文章重點就車床加工薄壁零件內孔的方法和技巧進行分析和優化，達到改進加工工藝質量的目的。

關鍵詞：薄壁零件；數控加工；改進分析

伴隨著現代加工工藝的發展，薄壁零件數控加工技術愈加的精密高效，已逐漸發展成為現代高科技產業的基礎，已越來越成為國家先進制造技術水平的重要衡量指標。薄壁零件數控加工技術在普通的數控機床實現了薄壁零件數控加工，生產出來的這些零件被廣泛應用到現代工業的各個領域，包括軍事、航空航天等。在薄壁零件數控加工技術發展的過程中，計算機技術和仿真技術在這一過程中發揮了不可忽視的重要作用，高精密機床在現代加工業的運用，結合高仿真系統的分析，在數控加工前期對數控加工進行預防性仿真，利用數據來分析和減小數控零件的變形，并利用模擬平臺模擬實際中的約束，建立工藝模型。

1、薄壁零件數控加工影響因素

保證薄壁零件的加工精度一直是現代高科技產業和先進制造企業不懈追求的目標，也是現代精密制造業的一個難題。薄壁零件雖然具有輕量化的優點，但是此類零件的剛性較小，結構比較復雜，在數控加工過程中極易變形甚至損害，因此，薄壁零件的數控加工成為了機械加工業存在的一個難題。要提升薄壁零件數控加工的精度，需要對影響數控工藝精度的因素進行詳細的分析，從影響因素當中得出最佳改進優化方案。影響數控加工工藝精度的因素主要有機床精度及其剛度、工藝工度路線、工件（熱、力）變形、走刀路徑與方式、切削速度、深度及進給量、裝夾引起的變形、刀具變形與磨損等等。加工精度的嚴格定義是加工后零件實際表面與圖紙理想幾何參數之間的符合程度。結合加工精度所涉及的因素，影響數控加工工藝的最主要因素是零件變形。因此，要提升薄壁零件數控加工工藝的精度，最主要的措施是要解決變形問題，要重點解決零件本身及工藝系統剛度和零件應力變形而引起的零件變形問題。

2、車床加工薄壁零件的裝夾方式

2.1裝夾方式的分類

套類薄壁零件的內外圓直徑差很小，強度當然就弱，如果在卡盤上夾緊時用力過大，就會使薄壁零件產生變形，造成零件的圓度誤差。如果在卡盤上夾得不緊，在車削時有可能使零件松動而報廢。夾緊力的大小，我們采取粗車時夾緊些，精車時夾松些來控制零件的變形。零件是在三爪自定心卡盤上裝夾，零件只受到三個爪的夾緊力，夾緊力不均衡，從而使零件變形#如果將零件上的每一點的夾緊力都保持均衡，換句話說，就是增大零件的裝夾接觸面，而減少每一點的夾緊力。采用開縫套筒或扇形軟卡爪，通過試驗證明：后一種方法夾緊，零件的變形小，方法可行。如果我們轉移夾緊力的作用點，由徑向夾緊改為軸向夾緊，通過試驗分析：軸向夾緊力的正應力約為徑向夾緊力的1/6，零件的變形很小，也可以說明軸向壓緊方法有利于承載夾緊力，而不致使零件變形。

2.2選用合理的切削用量

薄壁零件車削時變形是多方面的，裝夾工件時的夾緊力，切削工件時的切削力，工件阻礙刀具切削時產生的彈性變形和塑性變形，都會使切削區溫度升高而產生熱變形。切削力的大小與切削用量密切相關。在試驗中發現：背吃刀量和進給量同時增大，切削力也增大，變形也大，對車削薄壁零件極為不利。減少背吃刀量，增大進給量，切削力雖然有所下降，但工件表面殘余面積增大，表面粗糙度值大，使強度不好的薄壁零件的內應力增加，同樣也會導致零件的變形。所以，粗加工時，背吃刀量和進給量可以取大些；精加工時，背吃刀量一般在0.2～0.5mm，進給量一般在0.1～0.2mm/r，甚至更小，切削速度6～120m/min，精車時用盡量高的切削速度，但不易過高#合理選用三要素就能減少切削力，從而減少變形。

2.3切削液對薄壁零件的影響

在車削過程中，金屬切削層因為切削與刀具間，刀具與加工表面間存在著劇烈的摩擦，從而產生很大的切削力和大量的切削熱，使工件產生受熱變形。刀具受切削熱的影響，導致硬度降低，磨損加速，工件表面加工粗糙度增加。切削熱的產生，對薄壁工件加工非常不利。通過合理地使用切削液，不僅可以降低工件表面粗糙度，減小15%-30%的切削力，而且還會降低100-150℃的切削溫度，從而提高了刀具的使用壽命，勞動生產率和產品質量。為防止工件受切削熱影響而發生變形，應充分考慮切削時的冷卻問題，不要在高的溫度下進行精加工，并注意工件溫度對尺寸、形狀、精度的影響。

3、安排工序

下料：用車床下料至Ф48.5X51mm，車削扇形軟卡爪內圓弧至Ф48.5+0.01Ф48.5，用扇形軟卡夾持Ф48.5外圓處，分別車兩端面至圖紙尺寸，用扇形軟卡爪夾持Ф48.5外圓處（注意夾緊力不宜過大）車削Ф43+0.05至圖紙要求并去除其兩端毛刺，將工件內孔的切削和切削液擦干凈，用四爪單動卡夾持脹力心軸體的A處并用百分表找正其圓錐面的徑向跳動在0.01mm以內，將心軸體與開縫脹力套的圓錐內外表面擦凈，涂少許潤滑油將開縫脹力心軸體上，裝上墊圈和調整螺母，將已車好內孔的工件裝夾在脹力心軸上車削外圓Ф48mm及壁厚t=0.7+0.03-0.02mm至圖紙要求并去除毛刺。將工件卸下，本裝夾方法及加工工藝經過幾年的生產實踐能夠使被加工工件達到圖紙要求，并且適應批量生產，降低勞動強度，使生產效率明顯提高。

4、結束語

文章針對薄壁零件的加工所出現的問題采取的一些措施，并分析了這些措施的可行性，得出結論：我們只要根據薄壁零件的特性，正確掌握薄壁零件的安裝和夾緊，減少加工中的變形，合理選擇刀具幾何參數和切削液，薄壁零件的加工質量是可以保證的。

參考文獻：

[1]陳毅超.一種薄壁零件的車削加工分析[J].建筑機械化，2013

[2]劉利民.薄壁零件的工藝分析[J].加工工具，2013