李曉軍

摘 要：文章針對薄壁管形類零件車削加工過程中易發(fā)生的質(zhì)量問題進行探討，從造成薄壁管形零件在加工過程中產(chǎn)生的各種問題進行理論分析，根據(jù)分析出來的原因制定了相應的解決措施，通過實踐加工驗證證明解決措施有效，解決了薄壁管形零件加工難的問題。

關鍵詞：薄壁管形零件；切削力；刀具；裝夾

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0009-02

1 概 述

本文提及的薄壁管形零件主要特點呈管形且薄壁，主要加工表面是內(nèi)孔、外圓及兩端面，其主要技術要求有：內(nèi)孔和外圓的圓度要求；內(nèi)外圓之間的同軸度要求；孔軸線與端面的垂直度要求等這些實際問題將如何解決？薄壁管形類零件壁厚很薄，徑向剛度差，在加工過程中受切削力、切削熱及夾緊力等因素的影響極易變形，導致以上各項技術要求難以保證，針對這些問題，對薄壁管形類零件加工過程中的裝夾方法、切削量、刀具參數(shù)等進行探討，將該薄壁零件進行多次對比加工，最終探討出一種最合理的加工方法，既能加工出合格產(chǎn)品又能提高其加工速度，經(jīng)檢驗證明按此方法加工出來的產(chǎn)品各項尺寸都能達到尺寸要求。從而證明此加工方法可以運用到生產(chǎn)實踐中。

2 薄壁管形零件的結(jié)構分析

某型號產(chǎn)品零件，如圖1所示，零件材料為板2A12-T4（GB/T 3880-1997），該零件的工藝路線為：板材→卷圓→整形→焊接→熱處理退火→車削加工→最終檢驗。該產(chǎn)品由 6 mm的鋁板卷圓后最終加工至壁厚僅為2 mm、圓度0.05、兩端相對外圓的跳動為0.05、端面相對外圓垂直度為0.05。根據(jù)該零件的要求可知該零件為典型的薄壁管形零件。

3 薄壁管形零件加工前對所用設備的調(diào)整

尤其在加工薄壁管型零件之前，我們應對機床的各部件進行檢查，機床的主軸、溜板、刀架等部位的間隙若過大、在加工該薄壁零件時易產(chǎn)生震動，車削時車刀磨損較快，導致工件發(fā)勁。從而影響了工件尺寸要求和工件表面的粗糙度。因此，在車削該薄壁管型零件時，必須將機床各部件調(diào)整到最佳使用狀態(tài)，這樣既可增強車刀的耐用度又可保證工件的各部尺寸要求，同時也提高了工件的表面粗糙度。

4 加工該薄壁管型零件時刀具的合理選擇

因為該零件是鋁材料制成，在加工時我先選用的硬質(zhì)合金刀進行車削加工，發(fā)現(xiàn)它很容易粘刀，原因是鋁材料軟，硬質(zhì)合金刀又不容易磨得很鋒利，因此加工時易粘刀，后來我改用白鋼刀進行車削加工，發(fā)現(xiàn)加工起來很暢通，車削時不粘刀了。通過對比加工之后，發(fā)現(xiàn)車削鋁材選用白鋼刀車削比用硬質(zhì)合金刀更為合適，在加工該工件時只需用白鋼90 °正刀、45 °正偏刀、45 °鏜孔刀即可完成該工件的車削。

5 冷卻液的合理選擇

在加工該薄壁管型零件時，對冷卻液的選擇上也有一定的講究，不能用含硫的冷卻液，它會腐蝕鋁件。因此我們在車削加工鋁件時最好使用煤油冷卻工件。

6 對薄壁管型零件的夾緊與車削加工方法分析

6.1 三爪裝夾

用三爪直接夾緊工件外圓，加工該零件的內(nèi)孔，當我們夾緊外圓時即使使用較小的夾緊力，工件也會產(chǎn)生變形，當把內(nèi)孔加工到尺寸時，松開三爪，就會明顯的發(fā)現(xiàn)，已加工好的內(nèi)孔變成了三角形；若采用同樣的裝夾原理用三爪撐內(nèi)孔車外圓，車削結(jié)果證明，外圓是可以車到圖示尺寸要求的，但是當我們松開卡爪取下工件時，發(fā)現(xiàn)工件也變形了，內(nèi)孔成圓形，已加工好的外圓卻成了三角形。于是，這就要求要借助工裝夾具來裝夾從而保證工件不變形。如圖2（a）、（b）、（c）所示。

6.2 工裝夾具的設計及制作

由于所加工工件薄壁，剛性不好，易變形，工裝夾具就是從增強剛性入手，可以考慮以開口過渡環(huán)裝夾外圓，以接近于芯棒的形式定位內(nèi)孔。在實際操作中，就其開口過渡環(huán)的制作也是一種薄壁零件的制作過程。將開口過渡環(huán)的壁厚加工至 4 mm，將其工件放入開口過渡環(huán)中加工工件的內(nèi)孔，待加工完成孔后，將工件取出進行檢測，檢測結(jié)果證明工件變形了，無法保證所需尺寸要求；又重新加工開口過渡環(huán)將壁厚加工至 6 mm，再裝入另一件未加工的零件加工其內(nèi)孔，加工時發(fā)現(xiàn)工件有松動現(xiàn)象，證明工件未夾緊，原因是過渡環(huán)的壁太厚，失去了剛性和彈性，實踐證明，采用這種裝夾方式也很難加工出合格的薄壁管型零件。如圖3所示。

6.3 對薄壁管型零件的最佳加工方法

6.3.1 工裝夾具的設計與制作

①配制兩段外徑大于0230±1 mm，內(nèi)孔為0150±5 mm長度大于50±5 mm的任一型號圓鋼按圖中頂尖1和頂尖2制作兩頂尖，用于加工該零件外圓時頂緊內(nèi)孔。

②配制一段外徑為0300±1 mm，長度大于50±5 mm的圓鋼（暫不加工）。待所加工工件外圓全部加工完成后，再加工該夾具。

③配制一段外徑為0290±1 mm內(nèi)孔為0224±1 mm長度為80±5 mm的圓鋼按加工成形，用于加工該零件內(nèi)孔時頂緊零件端面。

④配制一段外徑為0230±2 mm，內(nèi)孔為0153±1 mm，長度為23±5 mm的圓鋼，加工成形，用作取工件時夾具。

6.3.2 粗、精車該零件外圓

卡盤夾緊預先加工好的頂尖，用表座及內(nèi)徑量表調(diào)整好頂尖圓跳動，保證在0.02 mm以內(nèi)。將已加工好的頂尖裝在尾頂尖上。

將90 °正白鋼刀的前、后角磨至3 °左右，裝在刀架上，確認被加工工件夾緊后，將切削速度調(diào)至400轉(zhuǎn)/min左右，進刀量為0.3～0.5 mm，用煤油冷卻。將工件外圓粗車到0231 mm，停止機床，轉(zhuǎn)動刀架，將已精磨好的前‘后角為5 °～7 °的正白鋼刀裝在刀架上，切削速度可以提高到600轉(zhuǎn)/min。進刀量減少到0.1～0.3 mm。待工件完全冷卻后，精車外圓到圖示尺寸0230；將外圓加工完成后，將此外圓刀移至該零件右邊端面外，光出該端面，在加工端面時，為了保護兩端頂尖，將端面離內(nèi)孔處留約0.5～0.8 mm不加工，加工內(nèi)孔時即可去除，將右端面加工完后，轉(zhuǎn)動刀架裝一把90 °反白鋼刀，再加工工件左邊端面，保留該零件長160.5±0.05 mm，按如此加工方法，該零件的外圓就算加工完畢。取下該工件，輕輕放置于料架上，卸下頂尖。

6.3.3 粗、精車該零件內(nèi)孔及所需夾具設計

將事先準備好的一段外徑為0300±1 mm，內(nèi)徑為0225± 1 mm長度為150±5 mm的圓鋼裝夾在卡盤上，將此定位環(huán)加工結(jié)束后不用折卸。

把已加工好外圓的零件裝入剛加工好的定位環(huán)內(nèi)，然后從右邊旋入加工好的螺母套，將鎖銷插入鎖銷孔，把螺母套旋至工件右邊端面處，用適當?shù)牧壕o工件即可。

在鏜孔加工該零件時不能選硬質(zhì)合金刀，因為硬質(zhì)合金刀在刃磨時不夠鋒利，會給切削帶來很大的阻力，使切削力增大和產(chǎn)生切削熱，還會粘刀。因此，在加工薄壁零件內(nèi)孔時，應該選用45 °白鋼鏜刀，將鏜刀前角磨成4 °～5 °左右，這樣可以減少刀具和工件之間的摩擦，以免工件發(fā)生振動從而影響工件表面粗糙度。刃磨要鋒利，刀尖圓角半徑小于0.5 mm，切削速度調(diào)整為250轉(zhuǎn)/min左右，進刀量為0.3～0.5 mm，用煤油冷卻，先粗車內(nèi)孔，將內(nèi)孔尺寸車至225.5 mm，待工件充分冷卻后，轉(zhuǎn)動刀架裝上精車刀（精車刀的前角和主偏角都可以磨成7 °～8 °左右），將切削速度調(diào)至400轉(zhuǎn)/min左右，進刀量減少到0.1～

0.3 mm，再精車內(nèi)孔到圖示尺寸0226±0.10 mm，由于所用夾具太大，因此切削速度不宜過快。整個工件就算加工完畢。

6.3.4 折卸已加工好的薄壁管件的方法

把鎖銷插入鎖銷孔中將螺母套向反方向扳松，慢慢將螺母套旋出，用先加工好的工裝套子從已加工好的工件右邊口部塞入，將一軟爪裝在機床尾座上，用軟爪夾住工件外圓，慢慢旋動尾座將工件拉出套子。輕輕放置檢驗臺上。

7 檢測結(jié)果

經(jīng)過兩種加工方法的對比，第一種裝夾方式直接裝夾法是肯定不可采納的，因為這種裝夾方式完全不能加工出合格的產(chǎn)品，第二種裝夾方式采用兩套工裝夾具的裝夾方式來加工薄壁管型零件的內(nèi)、外圓是最恰當?shù)倪x擇，經(jīng)檢測加工完成的工件各項尺寸都能達到圖示尺寸要求，在加工數(shù)量上，每天最多只能加工完成2～3件產(chǎn)品，而且各檔尺寸還不能完全符合圖示要求。自從采取第二種加工方法后每天可以完成6～7件合格產(chǎn)品，而且各檔尺寸都能符合圖示尺寸要求，這種能成倍提高產(chǎn)品數(shù)量的加工方法我們更應該把它廣泛的運用到生產(chǎn)實踐中，給我們創(chuàng)造出更好的生產(chǎn)效益。

8 結(jié) 語

本文從薄壁管形零件的自身特點，在加工過程中易發(fā)生的各種情況下造成加工難的原因進行分析，制定了相應的解決措施，通過型號產(chǎn)品的切削加工證明，用本文介紹的第二種裝夾方式裝夾，變形較小，能夠保證形狀及同軸度的要求，刀具幾何參數(shù)及切削量的選擇也合理，加工后的零件經(jīng)檢測的各項要求均有明顯提高且滿足工藝設計要求，采用本文提及的方法可以解決薄壁管型類似零件的車削加工，為推動某型號產(chǎn)品的研制具有一定的意義。

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