簿壁套筒零件加工防變形的技巧

李銀玉，吳敬

(沈陽工學(xué)院，遼寧沈陽 110005)

某公司加工一種簿壁套筒零件，如圖1所示。材質(zhì)銅合金，零件尺寸為外徑φ160 mm，內(nèi)徑φ154 mm，壁厚3 mm，內(nèi)外徑表面粗糙度均為1．6μm。該零件的加工最大難點(diǎn)是變形問題，若大批量加工可以設(shè)計(jì)制作工裝夾具，用夾具來控制變形。但該零件數(shù)量有限，制作夾具要增加費(fèi)用，加工成本上升，造成浪費(fèi)。于是決定采用特殊加工技巧，在不使用專用夾具的情況下，在臥式車床上，采用自定心卡盤一次裝夾，完成零件內(nèi)外圓及端面加工，并能控制變形，保證加工精度和表面粗糙度。

圖1 零件示意圖

1 防止裝夾變形毛坯下料尺寸的確定

由于零件壁厚僅3 mm左右，在卡爪徑向力作用下，會造成裝夾變形。為防止出現(xiàn)變形，毛坯的下料尺寸應(yīng)科學(xué)、合理。毛坯采用鑄造銅合金管，其長度由三部分組成，工件長度A、切斷寬度B和卡盤裝夾長度C，其中裝夾長度C取15～20 mm，加工零件內(nèi)外圓時(shí)，加工到切斷部位最大位置點(diǎn)D，從而使裝夾部位保證較厚狀態(tài)，消除變形影響，見圖2。

圖2 毛坯示意圖

2 采用內(nèi)外圓交替加工方法

為防止加工中由于切削力影響產(chǎn)生振動和變形，在內(nèi)外圓粗車、半精車和精車3個(gè)過程中均采用交替加工方法，即車一刀外圓，再車一刀內(nèi)孔，如此反復(fù)直到精車完成。采用交替加工方法，可以使外圓，內(nèi)孔在車削過程中受不同切削力影響，而造成變形相互抵消，從而實(shí)現(xiàn)在車削加工過程中，最大限度保證外圓、內(nèi)孔加工時(shí)的尺寸精度和形位精度。

3 粗車、半精車后安排低溫時(shí)效處理

零件在車削過程中，其內(nèi)部不可避免會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生和不斷釋放會產(chǎn)生變形。為及時(shí)消除內(nèi)應(yīng)力，在粗車和半精車后，分別安排一次低溫時(shí)效處理，溫度在200℃左右。通過低溫時(shí)效處理，消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形影響。

4 防止切斷變形的措施

全部零件精車完成后，對零件進(jìn)行切斷時(shí)，發(fā)現(xiàn)在切斷處產(chǎn)生變形。其原因是由于使用切斷刀進(jìn)行零件切斷時(shí)，刀具作用力較大，而零件的壁厚較簿，在內(nèi)應(yīng)力、切削力共同作用下，造成零件切斷處變形，這種變形往往會使零件變成廢品。防止變形的措施是半精車后選用切斷刀在零件切斷位置處先車一刀，保留壁厚單邊1～1．5 mm(留精加工余量)。這樣做有兩個(gè)作用:(1)釋放切斷口處的內(nèi)應(yīng)力，從而將最后全部切斷時(shí)產(chǎn)生的變形降低最低;(2)減小最終切斷時(shí)加工余量，使切削深度減小，切削時(shí)間縮短，從而減小應(yīng)力及切削力影響。

5 精加工采取措施

精加工是零件加工最后一道工序。隨著加工的進(jìn)行，零件壁厚越來越小，剛性變差，易產(chǎn)生變形。為防止變形產(chǎn)生，作者采取的措施是:精車內(nèi)孔時(shí)，外圓纏膠布;精車外圓時(shí)，內(nèi)孔塞橡膠球。精車內(nèi)孔時(shí)，外圓纏膠布，增加零件緊固力，防止零件脹口。精車外圓時(shí)，內(nèi)孔塞橡膠球，橡膠球產(chǎn)生膨脹力，支撐零件內(nèi)孔，增加零件剛性，減小零件變形。同時(shí)膠布和橡膠球還起到吸收切削振動效果。見圖3。

圖3 零件內(nèi)孔塞橡膠球示意圖

6 合理選擇切削參數(shù)

粗加工時(shí)，為盡量快速去除零件毛坯的多余材料，吃刀深度選擇1～1．5 mm，主軸轉(zhuǎn)速600～800 r/min，進(jìn)給量0．12 mm/r。

精加工時(shí)吃刀深度為0．2 mm，主軸轉(zhuǎn)速1 000 r/min，進(jìn)給量0．1 mm/r。

選擇較高的主軸轉(zhuǎn)速，其目的是使切屑流向刀具側(cè)，并在高速下甩出，避免切屑纏繞零件拉傷零件表面。

為減小切削時(shí)的徑向力，盡可能選擇75°以上的主偏角刀具，這樣可以在切削過程中使軸向切削力增大，而徑向力減小，降低零件在徑向力作用下產(chǎn)生的變形。為使切削輕快，選擇刀具前角3°～5°，后角3°～6°，同時(shí)為使排屑流暢，前刀面圓弧應(yīng)淺一些。

7 結(jié)束語

采用上述加工技巧，經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，在不使用專用夾具情況下，能較好地實(shí)現(xiàn)簿壁零件的加工，且能保證加工精度。該加工技巧為同類零件加工提供借鑒。