殼體（LY12）薄壁零件車削加工技術(shù)研究

何明輝 胡振峰 牛雪平

摘 要：薄壁殼體零件材料為LY12，剛性差、強(qiáng)度弱。在加工過程中受切削力、切削熱、斷續(xù)切削條件及定位夾緊等因素的影響，極易變形，不易保證零件的加工質(zhì)量。本文以某安裝殼體薄壁零件為例，結(jié)合雙主軸車削加工中心，編制應(yīng)用雙主軸傳遞同步運(yùn)行程序，對(duì)車削加工過程中裝夾方法、切削用量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高其生產(chǎn)效率，確保零件的加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：雙主軸車削；薄壁；裝夾；切削用量

中圖分類號(hào)：TG506 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）02-0059-02

Turning Technology of Shell （LY12） Thin Wall Parts

HE Minghui HU Zhenfeng NIU Xueping

（Zhengzhou Aircraft Equipment Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450005）

Abstract： The material of thin-walled shell parts is LY12， and its rigidity is poor and the strength is weak. In the process of cutting， the cutting force， cutting heat， interrupted cutting conditions and location and clamping factors are very easy to deform， which is not easy to ensure the quality of parts. This paper taken a case of thin walled parts installation as an example， combined with double spindle turning center， double spindle system using transfer synchronous operation procedures， for turning the clamping means， cutting parameters optimization， to further improve the production efficiency， ensureed the components the processing quality.

Keywords： double spindle turning；thin wall；clamping；cutting amount

1 殼體薄壁零件的結(jié)構(gòu)特征

某安裝殼體零件材料為LY12，其切削性能良好。此零件屬于異型薄壁殼體類結(jié)構(gòu)，外形尺寸較大，圓周邊最小厚度為1.9mm，內(nèi)部筋的最小厚度僅為2mm，基準(zhǔn)外徑Φ64公差為0.019mm。因零件壁薄導(dǎo)致強(qiáng)度、剛性較差，在加工該零件時(shí)，若工藝方案或加工參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，零件極易變形，其形位誤差增大。零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 零件加工難點(diǎn)

①殼體薄壁零件毛坯選用棒料，首先，車削內(nèi)孔時(shí)，雖使用軟爪夾持Φ64外徑，保證同軸度，但受加緊力和切削力影響，加工過程中還是會(huì)產(chǎn)生零件變形；其次，在用Φ62外圓定位時(shí)，壓板夾緊，銑削外形和內(nèi)腔的4個(gè)圓弧時(shí)，裝夾剛性較差，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形；在以2-Φ4.2兩小孔定位鉆外徑上的4個(gè)M4-7H螺紋底孔時(shí)，可能出現(xiàn)定位誤差。這些都會(huì)影響工件的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

②薄壁零件數(shù)控車削影響加工精度的因素主有以下3方面：第一，受力導(dǎo)致薄壁零件變形；第二，受熱變形，因工件較薄，切削熱會(huì)引起工件熱變形，使工件尺寸難以控制；第三，振動(dòng)變形影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

3 解決方案

①選用數(shù)控車削中心T42數(shù)控臥式車床，雙主軸車削中心相同的功率、相同的轉(zhuǎn)速，主、副軸可對(duì)工件進(jìn)行不停車同步傳遞夾持，采用雙主軸數(shù)控車削中心進(jìn)行加工可在一次裝夾中同時(shí)加工工件的兩端，只需要一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行從毛坯到成品的全部正、反面加工，簡化了人工操作，減少工序的同時(shí)也大大提高了生產(chǎn)效率。

②加工方法改進(jìn)。改進(jìn)后：先用主軸夾持毛坯外形，加工端面槽和Φ64 0 -0.019mm外徑上的2-M3-6H和4-M4-7H螺紋以及3-Φ4.2+0.030mm小孔[1]；然后工件傳遞給副主軸夾持，車削加工內(nèi)孔，再使用動(dòng)力頭銑削外形和內(nèi)腔的4個(gè)圓弧。

③定位與裝夾設(shè)計(jì)夾頭，改進(jìn)裝夾方式。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(shù)控加工程序中要慎重地對(duì)零件的定位及夾緊裝置進(jìn)行分析，對(duì)可能會(huì)引起零件變形的外力作用的大小及方向進(jìn)行仔細(xì)分析，設(shè)置滿足加工實(shí)際需求的專用夾具。該安裝殼體鉆孔與銑外形均在車削中心進(jìn)行，殼體屬于薄壁類零件，外圓Φ64 0 -0.019精度高，剛性較差，容易變形。給副主軸一端設(shè)計(jì)制作了專用彈簧夾頭裝夾工裝，如圖2所示。

此裝夾工裝直接安裝于副主軸內(nèi)部，獲得更短的工件懸伸，使主軸精度直接傳遞到工件，大大提高了銑削時(shí)裝夾剛性，且裝夾工裝方式完全符合薄壁零件的特點(diǎn)。夾具與殼體薄壁Φ64 0 -0.019 貼合，避免卡盤夾緊外圓的時(shí)候，零件出現(xiàn)變形；同時(shí)夾具定位準(zhǔn)確，零件易于找正，裝夾方便快捷，零件變形??；利用工裝，可以一次裝夾完成型腔及所有孔的加工，加工質(zhì)量得到有效保證[2]。

④切削參數(shù)優(yōu)化和減小加工振動(dòng)變形措施。對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁零件來說，應(yīng)盡量降低機(jī)械加工應(yīng)力，同時(shí)避免局部應(yīng)力集中、表面缺陷的產(chǎn)生，還需優(yōu)化零件加工的切削參數(shù)。切削層深度對(duì)薄壁零件加工過程中所產(chǎn)生的切削力大小具有直接的影響。減小切削深度雖然會(huì)增加數(shù)控機(jī)床加工過程中的走刀次數(shù)，但可以避免由于切削力增大而導(dǎo)致零件變形的出現(xiàn)。除此之外，加工過程中切削的速度同樣也會(huì)對(duì)切削力有所影響，使用高速切削對(duì)薄壁零件進(jìn)行加工，可以起到削弱切削力的作用，也可以降低加工時(shí)的溫度，防止熱力變形的出現(xiàn)。零件在加工內(nèi)腔時(shí)，采用Φ12立銑刀粗銑，轉(zhuǎn)速2 000r/min，進(jìn)給量80～100m/min；Φ6立銑刀精銑，加工余量為單邊0.3mm，轉(zhuǎn)速3 000r/min，進(jìn)給量控制在20～30m/min[3]。

為減少工件振動(dòng)和變形，應(yīng)減小工件所受切削力和切削熱。切削速度高、走刀量小、加工層深度淺，所產(chǎn)生的切削殘余應(yīng)力就小。采取緊密貼合定位元件與零件定位面之間的接觸，防止薄壁零件在生產(chǎn)過程中發(fā)生振動(dòng)變形。

參考文獻(xiàn)：

[1]王信義.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：理工大學(xué)出版社，1989.

[2]肖繼德.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]楊叔子.機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.