軸套類薄壁零件的車削加工技巧

夏新禹+李建華+張鵬+張海枝

摘 要：航空發動機中有很多薄壁零件，薄壁零件剛性差，強度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增加，不易保證零件的加工質量，薄壁零件的加工是機械加工中的難點之一。

關鍵詞：薄壁零件；車削；加工技巧

中圖分類號：TG51 文獻標識碼：A

航空產品生產中，經常存在著一些剛性差，精度高的薄壁零件，其中多數為產品的關鍵零件，而且由于航空發動機的特殊性，在航空零件的選材上更偏向于鈦合金、高溫合金等難加工材料，這就為加工薄壁零件帶來了更大的難度。在環形件中，一般認為零件壁厚與內徑曲率半徑之比小于1∶20時，稱作薄壁零件。薄壁零件是較難加工的零件，這類零件的壁厚與它的徑向、軸向尺寸相比較，相差懸殊，一般為幾十倍甚至上百倍，所以這類零件的剛性較弱，給車削加工帶來較大的困難。

薄壁零件的種類很多，在車削加工中經常碰到的薄壁零件有3種類型。

1.軸套薄壁件

這類零件內、外圓的直徑差很小，軸向尺寸大于徑向尺寸；一般對孔的圓度、圓柱度、各圓柱表面的同軸度、孔軸線的直線度等都有嚴格的要求，如圖1所示。

2.環類薄壁件

這類零件內、外圓的直徑差很小，徑向尺寸大于軸向尺寸，端面面積小；一般與套類薄壁件的要求基本相同，但有時有一個或者兩個端面對孔軸線的垂直度有嚴格的要求，如圖2所示。

3.盤類薄壁件

這類零件大都呈薄殼形狀，內、外圓直徑相差很小，軸向尺寸也很小，徑向尺寸大于軸向尺寸，一般都有較大的端面面積，這類薄壁件除了對圓柱面的圓度和同軸度有要求外，一般對端面的平面度和端面對孔軸線的垂直度有嚴格的要求，如圖3所示。

下面就重點介紹一種薄壁零件中的軸套薄壁件的加工方法，它的材料為0Cr17Ni，屬于不銹鋼材料，內孔與外圓尺寸公差要求精，薄厚為2mm，零件長度為349mm，零件尺寸如圖4所示。

在加工此零件時，必須考慮的是避免零件在加工過程中產生震紋，裝夾變形以及在加工中的熱變形，針對這個零件的尺寸要求，加工難點，需要采用非傳統的車加工方法。此零件的毛料為直徑φ120，長度400mm的棒料，先進行粗車工序，將零件外徑進行粗加工，去除2mm余量，并進行鉆孔和鏜孔講內孔加工到φ50，然后進行熱處理。接下來進行半精車工序，將外徑加工到φ117左右，并且保證零件要在380mm的長度上不能有接刀痕，因為零件外圓為定位基準，需要保證基準的較高精度。最后進行最重要也是難度最大的精車工序，首先用三爪卡盤夾緊外圓的一端，找正外徑至φ0.02以內，另一端架中心架，加工內孔至φ90+0.05，將內孔加工到整個長度的一半，由于零件材料為0Cr17Ni，在切削零件時產生的較大的彈性變形和塑性變形，使切削的溫度升高而產生熱變形，因此需要合理調整切削用量，從而達到減少零件變形的目的，由于普通機床刀架限制，只能裝夾φ30的刀桿，將刀桿伸出205mm，這是最大極限，進刀深度經過反復試驗為直徑方向3mm，機床轉速為160r/s，在加工內孔時對刀具要求還是比較多的，需要計算好刀具磨損程度，加工到內孔最終尺寸時最好不用新修磨出的刀具，如果要用新修磨的刀具時，必須增加修光刃，以增加零件內孔表面光潔度，并在修光刃上磨一條寬度為0.15mm～0.20mm后角為零度的刃帶，它不僅能加強修光刃還具有支撐導向及消振的作用，以提高工件表面質量作用，在裝夾刃具時刀尖一定要略低于工件軸線，在加工內孔時充分加注冷卻液以帶走切削熱，并及時清除鐵屑。在中心架處及時加注潤滑油，以防止中心架緊抱住工件外徑，對零件外圓造成損傷。接下來在零件一端加工好后加工另一端，在裝夾內孔加工好的那一面時，為了防止內孔被夾變形，內孔需要放入工藝堵，工藝堵與內孔有0.01～0.02的間隙，重復上面的加工過程，將整個內孔加工完成。最后進行外圓的加工，將內孔填充滿棉線布或棉花并壓實，用手壓實就可以了，向內孔中加注水或冷卻液直到加滿為止，另一端也采用一個工藝堵，然后采用一夾一頂的加工方法找正外徑，用75°外圓車刀進行車削外圓，在此工序中雖然因裝夾定位較好，不易產生震紋，但進刀量也不易過大，吃刀量過大容易產生塑性變形，至于在內孔加水是由于棉布或棉花等棉纖維遇水會膨脹，這樣就與零件內孔接觸的更完美，使薄壁筒變成為實心棒料，所以在加工外徑時不容易產生震紋，切削產生的切削熱也能及時傳導出去，通過采用上述多種加工方式，成功的完成了此薄壁件的加工。

參考文獻

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