典型薄壁零件在數控機床的車削加工

周 軍（廣東省國防科技技師學院，廣東 廣州 510515）

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典型薄壁零件在數控機床的車削加工

周 軍
（廣東省國防科技技師學院，廣東 廣州 510515）

摘 要：薄壁零件廣泛應用于各個領域，因此對薄壁零件的加工有著非常強烈的需求。本文針對薄壁零件在數控機床上的車削加工，從產品分析、工藝制定、加工過程、產品檢測等方面進行分析和闡述，解決加工中出現的問題，完成該產品的加工，取得了良好的經濟效益。

關鍵詞：薄壁零件；數控車床；加工工藝

薄壁零件具有重量輕、結構緊湊、節約材料等優點，在工業領域得到了廣泛應用，但加工薄壁零件存在很多困難，容易發生震動，變形等，為防止加工中出現變形，保證加工精度。本文以實際生產案例為導向，對工件和刀具的裝夾、刀具相關參數的制定、程序的編制、工件的檢測幾方面作出改進，充分利用刀具、切削力、夾緊與定位等知識。研究出一種新的工藝方法，成功地攻破了這一難題。

一、產品形狀與材料分析

2014年3月我校校企合作生產車間接到了一批薄壁類零件。該零件孔壁較薄、直徑較大，加工精度要求高，給我們的實際生產帶來了一定的難度。本產品的外形是由直徑為98mm，長度為13mm的外圓和直徑為93mm，長度為7mm的外圓組成，內輪廓包括有兩個不同尺寸的內孔，其中一個直徑為95mm，長度為12mm的內孔，另一個直徑為89mm，長度為8mm的內孔，產品的形狀如圖1所示。經過分析，該零件材料是AL6082－T6。該材料屬于熱處理可強化鋁合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可機械加工性能，同時具有中等強度。主要用于機械結構方面，包括棒材、板材、管材和型材。其抗拉強度σb（MPa）：≥245，條件屈服強度σ0.2（MPa）：≥140，屬于易加工金屬材料。該零件的壁厚分別為1.5mm和2mm。加工時很容易發生塑形變形，為了克服此問題我們制定出合適的加工工藝，在加工時分為粗加工、時效處理、精加工和半精加工，以達到我們的生產目的，見圖1，圖2。

二、產品加工工藝制定

1 加工路線安排

由于零件左邊外圓Φ93±0.03處對零件右端Φ98±0.03有較高的同軸度要求，為了保證同軸度我們在精加工時采用一次裝夾完成所有加工。具體加工工藝路線安排如下。

①粗車內輪廓Φ88.5、Φ94.5至尺寸精度要求。

②粗車外輪廓Φ93.5、Φ98.5至尺寸精度要求加工出來如圖2所示的粗加工產品圖。

③切斷，保證總長20.1。

④時效處理，消除內應力。

圖1 產品圖

圖2 粗加工產品圖

⑤重新裝夾，半精車、精車內輪廓Φ95±0.03、Φ89±0.06至尺寸精度要求。

⑥半精車、精車外輪廓Φ98±0.03、Φ93±0.03至尺寸精度要求。

⑦零件切斷。

⑧手動刮出銳邊為0.5×45°的倒角。

⑨檢測，合格交貨。

2 毛坯選擇

根據工藝安排，為了節省工件材料，我們選用外圓為100mm，內孔為80mm，長度為80mm的定制管料（一次裝夾粗車三件半成品）。

（1）刀具選擇

為了保證工件的精度，需要選擇合適的刀具，具體見表1。

表1 刀具參數表

三、產品加工過程

1 裝夾

如何能夠保證零件與基準A處的同軸度呢？要求它在一次性裝夾中完成零件全部表面的加工，如何才能減少裝夾對工件變形的影響，這兩個問題成為了精加工部分的問題關鍵。經過多次實驗，提出了一種大膽的設想。制作一專用夾具，然后采用502膠水使零件在夾具上進行固定，全方位的減少了在裝夾時，對工件產生的任何附加外力。如圖3所示，在零件粗加工輪廓增加一處用于粘膠水固定的裝夾位。

2 粗、精加工內、外輪廓

粗加工時采用先內后外的原則，選用G71指令進行加工，在加工完成后保留0.5的精加工余量，內孔精加工余量保留時U為負值。精加工時，由于要保證一次裝夾完成整體工件地加工，裝夾時采用了膠水的直徑粘貼法，因此加工時受力不能太大，因此精加工選擇的切削用量為0.2mm，進給為0.1mm/min。外形的精加工我們采用左偏尖刀從左到右直接加工到相應尺寸，內孔加工直接采用普通的內孔車刀加工就行，兩把刀具的刀尖圓弧半徑選擇為0.4mm。最終加工到合格尺寸。

3 切斷

切斷時容易使零件產生徑向變形，如何減少切斷時對工件的變形影響，主要從刀具方面入手。在保持刀具剛性的前提下，縮短切斷刀的刀頭寬度，從而減少刀具與零件的接觸面積，直接降低切削過程中的徑向切削力。因此選用切斷刀刀頭寬度為1mm。切斷時，直接保證薄壁零件的長度公差，并且做好0.5×45°的倒角。

四、產品質量檢測

通過改進工藝后，加工出的產品已經能夠保證圖紙的精度要求。但是在實際檢測中發現，產品質量依舊存在著一定的波動。經過多次檢查、分析發現，關鍵的波動來源于使用內、外徑千分尺或游標卡尺測量工件尺寸時的徑向力所引起的。因此，我們對測量的工藝也做出了改進。

1 外徑的檢測（如圖4所示），制作一專用校正棒，長度尺寸為工件外圓最大直徑尺寸98mm。測出該校正棒準確的尺寸數值，然后，將其放在一平口板上，用千分表校正，對應讀數調整為0。采用此種方法測量工件，既可減少徑向力產生變形，也能檢測出工件的尺寸精度及圓度。

2 內孔的檢測，采用通規和止規的辦法來檢測，在產品加工前制作一個合適的通規和止規檢測該產品，防止采用內徑千分尺或內徑百分表測量時產生徑向壓力，使產品發生變形。

圖3 工件安裝

圖4 外徑檢測

結語

經過生產加工得出，通過這種工藝地改進和檢測方法地改進，不僅能夠保證產品的加工質量要求，也能按時按量完成生產任務，取得良好的經濟效益。在生產的裝夾中采用了502膠水粘住工件的辦法，有效地解決了半精加工和精加工時薄壁工件安裝變形的問題，為加工薄壁零件增加了多種方法和途徑。在今后的生產實踐中，我會繼續努力發揮自己的思維，不斷的開拓、創新，爭取在數控車削加工方面取得更大的進步，為數控加工貢獻自己的一份力量。

參考文獻

［1］上海市金屬切削技術協會.金屬切削手冊［M］.上海科學技術出版社，2006.

［2］李建功.機械設計［M］.北京：機械工業出版社，1999.

［3］陳子銀.數控車床編程與操作［M］.北京：人民郵電出版社，2010.

中圖分類號：TG75

文獻標識碼：A