薄壁配合件的數控車削加工研究

黃曉梅

薄壁配合件的數控車削加工研究

黃曉梅

（廣東省機械技師學院，廣東 廣州 510000）

薄壁配合件廣泛地應用于各個工業部門當中，薄壁零件具有質量輕、節約材料以及結構緊湊等特點，但是對薄壁配合件進行車削加工較為棘手，需要應用到較高精度的數控車削加工工藝。在對薄壁配合件的數控車削加工研究過程中，可以通過高精度的數控車床進行加工來提升薄壁配合件的加工質量，為薄壁配合件的加工提供有利依據。

薄壁配合件；數控車削；加工工藝；切削力

薄壁零件按照形狀分有殼體類和軸類薄壁零件兩種，殼體類薄壁零件可以采用數控銑削的加工方式，軸類薄壁零件可以采用車削加工的方式，在薄壁配合件的生產加工當中，要對配合件的加工步驟進行分析，下面通過實例來分析薄壁配合件的數控車削加工方法。

1 影響薄壁配合件加工精度的因素

刀具、機床、工件、切削力、切削熱以及其他隨機因素等會對薄壁配合件的精度造成影響，如圖1所示。薄壁配合件容易出現變形的原因有以下幾種：①在裝夾過程中會對薄壁零件造成變形，導致薄壁配合件的尺寸和形狀精度受到影響；②在切削過程中切削力也會對薄壁零件造成擠壓，影響工件的形狀；③在高溫環境下，薄壁零件受到熱效應的影響會變形，刀具的高溫也會影響薄壁零件的加工精度。

圖1 影響薄壁配合件加工精度的因素分析

2 薄壁配合件的結構分析

零件結構如圖2所示。從圖2了解到該薄壁零件由四個部分組成，分別是圓柱面、逆圓弧、順圓弧以及內螺紋，加工材料使用45號鋼，毛坯為內輪廓基本相似鑄件φ85 mm×50 mm。該零件的壁厚為2 mm，而且對其精度的要求較高。為了能夠讓薄壁零件的加工滿足零件圖的要求，在加工的時候要注意夾具的設計、刀具的選擇與參數、切削用力以及編程方法等方面，對加工方案進行反復試驗之后，最終選擇能有效提高薄壁配合件加工精度的工藝方案。

圖2 零件結構圖

3 薄壁配合件的加工工藝設計

3.1 薄壁配合件的操作步驟

將毛坯的左端夾緊到車床上，將其伸出卡盤的長度固定為20 mm，然后對毛坯的右端面進行加工，將毛坯右端面的外輪廓先粗后精加工至直徑為80 mm×13.3 mm，使用直徑為26的鉆頭將孔鉆通，并對薄壁零件的內輪廓進行先粗后精加工，使用G76和G62進行混合編程，將毛坯右端面內輪廓進行螺紋加工，然后將其掉頭，對毛坯的總長尺寸進行控制，對零件的外輪廓進行先粗后精加工，然后對工件進行檢查，通過上述這些步驟將完成對薄壁零件的加工。

3.2 改善薄壁配合件加工變形的方法

3.2.1 夾具的選擇

使用不同夾具所產生的夾緊力有所不同，在加工薄壁配合件之前要根據零件的特點對夾具進行選擇。普通的三爪卡盤在薄壁零件上的受力點少，與零件的接觸面積小，而且薄壁零件的壁薄、強度弱，當薄壁零件在卡盤上夾緊時稍用力過大就會出現零件變形的情況，導致薄壁配合件出現誤差，所以，通常使用開縫套筒或者扇形軟卡爪的夾具來減小薄壁配合件的變形程度。

3.2.2 粗、精加工階段

對工件進行粗車階段時，如果工件的切削余量較大，對零件的夾緊力稍大，則零件的變形程度較大。在對工件進行精車階段時，施加的夾緊力可稍小，這樣零件的變形程度也相應變小。對工件進行粗車和精車之間要掌握好時間，在精車之前進行時效處理能夠有效地消除之前切削力過大導致零件的變形程度，為零件的回形留出充足的時間。

3.2.3 刀具幾何參數的選擇

對刀具的幾何參數進行合理選用也能夠改善薄壁配合件的加工變形程度。對薄壁零件進行精車時，要將前角、主偏角、刃傾角進行適當地增大，刀具的刃口要鋒利，對零件進行切削的時候要輕快，減少對零件的切削力和切削熱，一般對車刀的修光刃取0.2～0.3 mm。不銹鋼材料的薄壁零件應該使用優化的刀具。使用的刀片為YW2硬質合金材質，當加工1Cr18Ni9Ti不銹鋼時使用的這種刀片具有抗粘結性的特點。

3.2.4 切削液的使用

切削液對切削的過程有潤滑作用，要按照薄壁零件的加工要求來選擇合適的切削液，對零件充分澆注切削液，降低切削過程產生的切削熱。另外，切削液還有清洗和防銹的作用，在加工薄壁配合件時要合理使用切削液，從而改善薄壁配合件的變形程度。

3.3 數控車削當中的切削用量

在加工薄壁配合件時，要對切削用量進行合理選擇，否則很容易在薄壁零件的表面出現應力，不僅會對配合件的表面質量造成影響，還會在切削力方面產生影響，出現大量的切削熱，增加了零件的變形程度。對具體的薄壁配合件要進行切削用量的具體分析，使用數控車削加工該工件右端面時，要讓主軸的轉速達到300～400 r/min，進給工件的速度在每轉F0.1 mm～0.15 mm。使用麻花鉆時，主軸的轉速為400～500 r/min，切削零件的深度為通孔。

3.4 數控車削加工程序的編寫

數控機床的型號為CAK6150P，使用的數控系統是FANCU01，對薄壁零件的右端面、直徑為80 mm×13.3 mm的圓柱面進行粗加工和精加工時使用G00和G01指令，操作程序較為簡單。對薄壁零件的內輪廓進行粗加工時，因為使用的是內輪廓較為相似的鑄件，所以用G73指令進行固定循環。這是一種仿形加工指令，對鑄件或者毛坯鍛件的加工非常適用，使用這一指令對零件的內輪廓進行加工編程時要注意將起刀點的直徑控制在直徑28以下，如果從軸和軸雙向進刀，則要給進退刀留有足夠的空間。

4 加工薄壁配合件的安全操作規程

在進行加工之前，操作人員要穿好防護服，女性操作員要帶好工作帽，在工作的過程中不要佩戴手套。為了防止鐵削傷人，刀具的刃磨角度要使鐵削呈團狀。當數控車床在運轉的過程中，要禁止操作人員清除鐵削，不能接觸工件，防止發生不必要的危險。將工件牢固地裝夾在數控車床當中，固定之后操作人員要進行檢查，防止在車床主軸旋轉過程中工件松動，出現工件飛出的情況，或者在數控車床車削加工時扎刀。機床開始切削前要關閉防護門再啟動機床主軸。

5 結束語

總而言之，數控車床在操作過程中經常會對薄壁配合件進行加工，采用高精度的數控車削對薄壁配合件進行加工，其配合件的成品合格率能夠完全滿足生產的要求，能夠有效保證配合件不產生變形。從業人員可以按照這種裝夾結構方式進行定位和使用，從而大大提高薄壁配合件的加工質量和效率。

［1］莊燕.薄壁零件的數控車削加工［J］.精密制造與自動化，2017（4）：66-67.

［2］張景霞，陳文殊.淺談薄壁零件的數控車削加工［J］.科技創新導報，2016（36）：2 .

［3］劉晟.典型薄壁零件數控車削加工工藝研究［J］.科技展望，2017（25）：57，59.

［4］宋理敏，吳永鋼.薄壁零件的數控車削加工工藝研究［J］.機床與液壓，2013（7）：76-77，90.

TG519.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.035

2095－6835（2019）13－0085－02

〔編輯：張思楠〕