數控車床加工典型薄壁零件的質量控制措施

王秋冬

摘要： 薄壁氣缸零件是機械加工中經常遇到的一種材料生產，該類零件的最終尺寸雖然不大，但是對于工藝生產的流程以及質量要求相對比較高。本文即是針對使用數控車床加工典型薄壁零件的質量控制措施進行論述，以供大家參考。

Abstract： Thin-walled cylinder parts are a kind of material production often encountered in machining. Although the final size of this type of parts is not large， the process and quality requirements for process production are relatively high. This article discusses the quality control measures of typical thin-walled parts processed by CNC lathes for your reference.

關鍵詞： 數控車床;車床加工;薄壁零件;質量控制;控制措施

Key words： CNC lathe;lathe processing;thin-walled parts;quality control;control measures

中圖分類號：TG519.1? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2021）17-0107-02

0? 引言

數控車床是機械加工的重要基礎設施，其所生產的各項零件設施都需要經過嚴格的質量把控，如此才能夠更加高效性的保證生產加工零件的效果和質量，也才能夠真正應用于現實的生活加工環境當中。然而，對于一些比較特殊的典型薄壁零件則不然，因為其生產加工的難度相對較大，最終所生產出來的效果自然也就不易把控，受影響最大的還是其自身的質量。筆者結合多年的數控車床加工經驗，針對使用數控車床加工典型薄壁零件的質量控制措施進行深入地分析和總結，現綜述如下。

1? 薄壁零件概述

所謂薄壁零件，指的是由各種薄型板材和加強筋條所構成的輕量化結構零件。一般而言，薄壁零件的壁厚與內徑曲率半徑之間的比值低于5%，所以這部分零件的用料相對較少，而且所生產薄壁零件的重量也相對較輕，更具實用效果。然而，薄壁零件自身也存在著一定的不足。因為薄壁零件本身的結構相對較為緊湊，所以各方面的硬度以及剛度略顯不足，所以在生產以及后續使用的過程中，容易發生壓縮或者翹起等變化，這樣不僅會影響到薄壁零件的感官，而且還會影響薄壁零件的實際使用效果。薄壁零件不但在幾何尺寸以及結構形狀方面較為特殊，而且其本身還具有一定的特殊性材料屬性，比如鈦合金、復合型材料等，這些都是針對不同的生活以及生產環境所需要的各種零件，而且也能夠及時保證和提高不同薄壁零件的最終使用效果。從薄壁零件的加工生產工藝角度而言，薄壁零件的最終加工效果也在一定程度上表明薄壁加工領域的水平，特別是在一些高精尖領域的研究與創新應用，則成為托起整個高新技術產業的重要支撐之一，這也正是我國從制造大國向著制造強國方向轉變的重要突破口。就當前的薄壁零件生產加工而言，目前最為廣泛的制造加工方式還是數控車床的加工方式，因為這種生產加工方式更加精細，而且最終的生產加工效果也最佳。但是從車削的工藝生產加工而言，切削用量的選擇、刀具材料以及幾何參數、車床的加工精度等，都會對于最終薄壁零件的生產加工質量產生影響。

2? 薄壁氣缸零件分析

薄壁氣缸零件的生產與加工相對較為復雜，往往一件非常基礎的薄壁零件，其側面結構或者構成都相對較為多樣化，而且各個細節中的尺寸大小都存在一定的差異。一般而言，多數的薄壁氣缸零件表面都會鍍上一層稀有金屬，以保護薄壁零件不被氧化。而且通過這層鍍膜也能夠增加薄壁氣缸的整體美觀度。其次，薄壁零件的內表面通常需要進行硬化加工，以降低薄壁氣缸零件內部的摩擦阻力和磨損率。薄壁零件的內孔以及各臺階孔表面之間存在一定的公差，而且這個公差一般只在零點零幾毫米之間。相對而言，薄壁氣缸零件的加工質量要求相對較高，而且加工難度也相對較大。前文已經提到，這一類薄壁氣缸零件的強度以及剛度相對較差，在數控加工的過程中極易發生變形或者彎曲，自然也就會影響薄壁零件的最終加工效果。在加工薄壁零件時，通常需要選擇專用的夾具進行裝夾，而且還需要選擇切削刀具、裝夾方式以及工藝路線安排等方面的科學論證，以保證零件的尺寸精度和行位公差達到圖紙技術要求。

3? 薄壁氣缸加工工藝流程及質量控制方法

3.1 加工工藝分析及加工階段的劃分

因為薄壁氣缸加工自身的特點，所以在進行薄壁氣缸加工時，其所消耗的時間相對較長，而且所需要的流程也相對較為復雜。因此，這也就進一步增加了薄壁氣缸加工階段流程，從而也就會影響最終的薄壁零件加工效果。一般而言，薄壁氣缸的加工通常可以分為三個階段，即粗加工階段、半精加工階段以及精加工階段。所謂粗加工階段，指的是最初的模型加工。也就是說，這個過程的主要目的是制造出薄壁零件的大體輪廓形狀，并以此為基礎進行逐步深入性的加工。我們對于粗加工的要求相對較低，只要能夠完成粗車外圓和粗鏜內孔的加工即可。這個過程雖然較為基礎，而且所生產出來的零件也較為粗糙，但是卻能夠為后續加工工作的開展做好鋪墊，而且也能夠為及時發掘薄壁氣缸材料的問題和缺陷提供參考。所謂半精加工階段，指的是針對零件的次要表面進行加工。所謂零件的次要表面，也就是薄壁零件的中間加工環節，其同樣是薄壁零件生產加工的重要組成部分。所謂精加工階段，指的是對于薄壁零件進行更為細致的加工與制造，這也是針對薄壁零件加工的最后一個步驟，而且這個步驟會直接將薄壁氣缸零件設計成為我們所需要的樣子。

3.2 加工工藝過程中的質量控制措施

3.2.1 定位基準的選擇? 因為薄壁氣缸的內孔和臺階孔表面的尺寸精度以及位置精度要求相對較高，而且在加工時所采用的統一化的基準進行定位才能夠達到最終的加工設計要求。一般而言，在對薄壁氣缸零件進行加工設計時，需要選取C面作為基準面，這也是有效開展薄壁零件加工工藝的重要基礎。根據薄壁零件的加工工藝可知，選擇C面作為基準面通常具有多方面優點。首先是能夠在一次性完成薄壁氣缸零件各個端面的精度加工設計，如此不僅方便了薄壁氣缸零件的生產與加工，而且也極大地提高了薄壁氣缸零件的生產效率。同時，通過這種薄壁氣缸零件的生產加工方式，還能夠非常精準性的保證薄壁氣缸零件的尺寸和位置精度，提高薄壁氣缸零件的最終使用效果。其次是通過C面的定位基準選擇，可以同時實現薄壁氣缸零件的外圓和內孔加工，如此也能夠更具效果性的保證和提高薄壁氣缸零件的加工效果，進而減小壁厚誤差。其三，通過選擇C面作為基準面，能夠最大限度的降低基準面和加工面之間的誤差，這樣也能夠更好地保證薄壁氣缸零件的最終加工精度，提高薄壁氣缸零件的最終加工效果。

3.2.2 刀具的選擇? 一般而言，數控車床企業在進行薄壁氣缸零件的設計和制造工作時，需要進行刀切，這也就需要選擇一些具有一定強度和硬度的刀具，如此才能夠更加高效性的保證和提高數控車床的實際加工效果和質量。在對于這些刀具進行選擇時，可以選擇一些硬質合金或者白鋼刀作為刀具的加工生產材料。但是，并不是所有的生產材料都要使用一種刀具，而是會分別根據不同的使用情景分別設計不同的刀具材料，比如在加工碳素鋼和合金鋼材料時，通常需要硬鈦類合金材料，而在生產和加工一些不銹鋼材料時，則需要選擇硬鈷類合金材料。兩者之間還是存在一定的區分的，而且這種區分也是根據實際加工材料以及實際加工工藝的需要進行的選擇。我們在對薄壁氣缸零件進行加工設計時，可以根據這些零件的結構特點以及材料性質等方面的因素進行轉位車刀的選擇。具體可見表1。

3.2.3 切削用量的選擇? 切削用量指的是在進行零件加工過程中，對于切削速度、進給量以及切削深度的統稱。一般而言，根據零件加工精度以及表面粗糙度，可以充分發揮出刀具切削的性能，并且保證合理的刀具耐用度，以此保證和提高機床的實際作用性能，進而最大限度地提高數控車床的生產率，以降低數控車床的加工成本。關于切削用量的選擇，也是根據不同的工序名稱而進行不同的設計，具體見表2。

3.2.4 專用夾具設計? 夾具主要指的是連接機床主軸前端，使其能夠協同主軸一起進行旋轉運動的工具，我們在對夾具進行定位和設計時，需要使其具備一定的可靠構造，保證專用夾具設計的牢固性。具體而言，專用夾具的設計主要包含四方面內容：一是結構的設計方面，需要保證緊湊，懸伸短，其重心應當靠近主軸端部。其次是保證專用夾具的平衡與配重，這主要是為了避免回轉時產生的離心力而引起的震動。其三是加緊部位的設計需要安全和耐用，這一點非常關鍵，這既體現了專用夾具的自身效果，同時又體現了薄壁氣缸零件的實際加工效果。此外，夾具與機床的連接要保持準確和可靠，這也是為了避免安裝使用所引起的誤差，進而提高專用夾具的使用精度。

4? 結束語

對于薄壁氣缸零件的加工設計需要進行精細的工作設計，而且對于各項數控加工材料也存在著明確性的區分，這對于提高該類零件的實際加工效果具有重要指導作用，而且還能夠由此保證薄壁氣缸零件的加工精度，也提高了薄壁氣缸零件的最終生產效率。

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