k18 型貨車車輪軸端防塵蓋的加工方法

張國晟

（遼寧省鐵嶺市鐵法能源公司運輸部， 遼寧 調兵山 112700）

引言

在制造業中，把厚度與直徑比超過1∶50 的零件稱為薄板類工件。以k18 型貨車車輪軸端防塵蓋（壁厚2 mm±0.015 mm，屬薄板類工件）為例，利用C620 三爪車床，采用合理加工工藝流程，解決防塵蓋加工易變形的難題。

1 零件介紹

圖1 是k18 型貨車車輪軸端防塵蓋，如何控制壁厚2 mm±0.015 mm，保證平面度在0.02 mm 允許范圍內是這個工件的加工難點。

圖1 防塵蓋（單位：mm）

工件要求：毛坯為Φ230 mm×10 mm；材質為HT-200；尺寸要求為外圓Φ202 mm±0.02 mm、臺階外圓mm、深度2 mm+0.02 mm、內孔臺階Φ172 mm±0.02 mm、壁厚2 mm±0.015 mm；形位公差要求為保證平面度0.02 mm。

2 加工難點及解決對策

2.1 裝夾方式難點及解決對策

試車時，采用了原始三爪自定心卡盤夾緊方式，由于三爪卡盤夾緊力集中在工件上三個點，工件壁薄很容易造成工件變形，因此不適合使用三爪自定心卡盤夾緊方式。

若采用芯軸裝夾方式，由于受芯軸阻礙，加工過程中很難對臺階外圓這個平面進行完全加工，只能對其進行部分加工。

最終，選用扇形軟卡爪夾緊方式，此方法可將工件夾緊力沿工件圓周均勻分散，使工件受力均衡，經過加工試驗，裝夾方式達到了預期效果[1-3]。

2.2 車削過程難點及解決對策

2.2.1 加工工序的選擇

選用扇形軟卡爪夾緊方式后，采取利用一把刀具一次加工成形方式車削，由于工件在車削過程中受到熱效應因素，待工件加工完畢冷卻后，檢測發現尺寸、形位發生偏差無法達到技術要求，因此一次性完成加工很難保證零件的尺寸形位精度。

為此，在加工過程中增加了精車、熱處理工序、轉工法，此套方法可將變形應力釋放。即在粗車過后，將工件薄板處徑向尺寸預留0.3～0.5 mm 余量，隨即將工件放入箱式電爐內，電爐溫度控制在300 ℃左右,保溫大約10 h。此方法可釋放加工過程中工件內部形成的熱應力，減小工件因熱變形造成的尺寸形位誤差，減少材料本身的殘余應力對加工工件的影響。為了提高零件的加工準確性，在轉工過程中每批部件必須做好標注，以免不同批次部件混亂[4]。

采用精車、熱處理工序、轉工法后，使零件內應力得到充分釋放，最大限度地減少材料內應力對零件精度的影響，工件尺寸精度均達到了技術要求，而且有效地利用了勞動作業時間，提高了勞動作業效率。

2.2.2 刀具的選擇

最初選用粗加工刀具一次加工部件成形方法，工件尺寸精度無法達到技術要求，因此增加了精車工序，選用了精車刀具（下頁圖2）加工工件。選用YT15 正偏車刀，刃磨為精車刀，即刃磨車刀主后面，得到主切削刃，得到主偏角91°，刃磨車刀副后面，得到副切削刃，得到副偏角6°，自然形成刃傾角為2°，精車刀具與粗車刀具相比較更鋒利、部件加工后表面粗糙度等級更高，通過精車環節更易控制壁厚2 mm±0.015 mm、平面度0.02 mm 兩項精度要求[5]。

圖2 正偏車刀

2.2.3 切削用量的選擇

通常在加工余量過大、工藝系統剛度不足或刀片強度不足等情況下，應分成兩次以上走刀。這時，應將第一次走刀的切削深度取大些，可占全部余量的2/3～3/4，而使第二次走刀的切削深度小些，以使精加工工序獲得較小的表面粗糙度參數值及較高的加工精度。

防塵蓋精車時，如果控制走刀量為0.05～0.07 mm/r、背吃刀量為0.055～0.075 mm、切削速度在60 m/min 以下，就能消除切削過程中引起的振動變形，而切削速度不能在機床上直接調整，只能通過調整機床主軸轉速得以實現。通過計算，只要機床主軸轉速不高于120 r/min，即可實現切削速度在60 m/min以下。

切削速度的公式：

式中：Vc為切削速度，取60 m/min；D為工件直徑，取172 mm；n為工件轉數，則n=1 000×60（/172×3.14）≈111.09 r/min，取n=120 r/min。

3 切削液的選擇

切削液的作用是控制加工過程刀具和工件的溫度、清除細小切屑和顆粒物，提高工件表面質量。

切削液通常分為油類、水、乳化油的水溶液等。但油類在生產過程中易引發消防安全事故；若選擇水，水的冷卻性雖然非常好，散熱能力是油的2.5 倍。

因此，在防塵蓋精車時選用了常用的乳化油水溶液做為切削液。

4 結語

在保證可行性和經濟性的前提下，充分挖掘現有設備資源的潛力，采取合理的裝夾方法和走刀方式，可使加工出來的零件符合尺寸公差和形位公差要求，而且加工質量穩定、勞動效率高，最終圓滿地達到設計的加工要求。