數控車床對薄片、薄壁零件的加工

王蕊

摘 要：以某零件加工為例，通過對比、分析技術改進前后的加工質量，證明了采用軟卡爪加工零件的方法是可行的。

關鍵詞：數控車床；薄壁零件；平行度；加工質量

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.18.128

隨著現代化工業生產技術的發展，薄壁零件因質量輕、節約材料、結構緊湊等特點已被廣泛應用于各個工業部門。目前，薄壁零件的加工比較棘手，原因是薄壁零件剛性差、強度弱，在加工中極易變形，難以保證零件的加工質量。傳統的普通機床加工已經滿足不了現代化機械要求，因此，數控機床在各種機械制造行業中得到了廣泛的使用，數控車床就是其中的一種。數控車床主要用于軸類和盤類回轉體零件的加工，適合加工中、小批量，精度要求較高的零件，且加工出的零件一致性好，比普通車床的效率高了很多，即使是較復雜的零件，其加工質量也能達到很高的水平。

使用數控車床加工零件優點很多，比如適合中、小批量生產，提高了加工精度和同一批零件的尺寸重復精度，保證了加工質量的穩定性；具有較高的生產率，與普通車床相比，生產率提高了2～3倍，帶來更好的經濟效益；能加工普通車床所不能加工的復雜型面；降低了操作人員的勞動強度，提高了操作人員的技能和素質。但是，運用數控車床加工零件也存在一些不足，比如零件的所有加工部分都需要在一道工序中加工完成。而對于需要兩道以上工序加工的零件，其二次裝夾就有可能出現問題，比如工件的定位、裝夾困難，已加工的表面夾傷、變形等，影響了加工精度、加工質量以及后續工序的順利進行。

數控車床的種類很多。以CNC TNC-20A數控車床為例，該車床標配的是直徑為200 mm的液壓卡盤，液壓卡盤依靠拉力夾緊。還有一套液壓彈簧夾頭，靠推力夾緊，但它不能用于加工尺寸較大的零件。夾緊力的大小要根據實際需要調整。

1 加工實例

以某零件加工為例，如圖1所示。該零件材料為黃銅 HPb59-1，直徑為75 mm，坯料厚度為20 mm，精加工后，零件的壁厚為1.5 mm。該零件形位公差要求較高——垂直度為0.03 mm，平行度為0.04 mm，后續工序的加工基準孔為中心孔φ ，因此，同軸度要求也很高。零件的平行度會直接影響后續工序的加工。該零件屬于片狀、薄壁類，加工時有一定的難度，形位公差要求不易滿足，難以保證零件的加工質量。

圖1 某零件加工示意圖

2 加工現狀

2.1 加工試驗方法

裝夾坯料，調整卡盤的加緊力，先加工φ56 mm臺階外圓的這一面，掉頭采用開口襯套裝夾，再車削有內孔的這一面。采用這種方法加工出的零件情況是：φ56 mm的外圓與φ53.50 mm的內孔有變形，呈三角狀；孔一側的外端面不平，平面度為0.06 mm，平行度為0.08 mm，（6±0.06）mm的孔深尺寸得不到保證。可見，這種加工方法是不可行的。

2.2 原因分析

由于零件材料為黃銅HPb59-1，硬度比鋼料低，加工過程中稍有不慎就會夾傷工件表面，從而影響表面質量。該零件為片狀、薄壁零件，粗加工時雖有變形但不影響精加工質量。精加工時，如果卡盤的夾緊壓力稍大些，則容易引起零件變形；稍小些，則夾不緊零件，致使加工過程中刀具和工件同時損壞。另外，零件本身的精度要求很高，比如平面度、垂直度、平行度要求均很小，形位公差得不到保證，無法加工。因此，加工此類機構底座時，工件需要分為粗、精車及掉頭二次以上裝夾加工。

3 改進后的加工狀況

首先粗加工，安裝坯料，車削各外圓尺寸，均放1 mm的加工余量，總厚度也放余量1 mm，小孔余量留1 mm、大孔余量留2 mm，以備精加工；接著再找一個直徑為160 mm的普通三爪卡盤（不帶法蘭盤），將卡爪焊成黃銅軟卡爪，安裝在機床的卡盤上。安裝時，采用大卡盤裝夾小卡盤的方法?？ūP、軟卡爪示意圖如圖2所示?？ㄗΠ囱b夾零件的大小鏜制而成，間隙控制在0.05 mm之內，安裝端面要車平。零件裝夾后，端面要靠平卡爪，憑手感夾緊，夾緊力略大于切削力。工件裝夾示意圖如圖3所示。然后精加工，按尺寸要求精車內孔及端面各尺寸，經檢驗合格后再加工外形各尺寸。采用此方法試驗加工后，經檢驗，零件的平行度保證在0.02 mm以內，相應的平面度也很好，垂直度得到了保證。零件加工草圖如圖4所示。

通過技術改進，滿足了零件的形位公差要求及尺寸精度要求，加工出的零件經檢驗全部合格，成功地完成了生產任務。

4 總結

后續幾批零件或類似零件的加工均采用了此方法，效果很

好，合格率均為100%. 試驗證明，這種方法是可行的，其好處是：手卡盤可以自鎖，夾緊力的大小可以隨意調節；內撐面幾乎全部與內孔接觸，不會夾傷零件，變形減小，方便適用；比液壓卡盤保持夾緊力對零件的變形破壞要小得多。

實踐證明，軟卡爪加工零件這一方法是可行的，效果顯著。采用該方法不僅擴大了機床的加工范圍，同時也彌補了數控車床的不足之處，對于尺寸各異、多次裝夾、內撐外夾的零件都可以任意加工，充分發揮了數控車床的功效，為生產開拓了新思路、新方法，解決了片狀、薄壁零件在數控車床上加工困難的難題，從而保證了生產的順利進行，為今后的工作打下了扎實的基礎。

〔編輯：劉曉芳〕