張琦

【摘要】薄壁零件已廣泛地應(yīng)用在各工業(yè)部門(mén)，但薄壁零件的加工是車(chē)削中比較棘手的問(wèn)題，原因是薄壁零件剛性差，強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。針對(duì)影響加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，以下給出了解決問(wèn)題的具體方法。

【關(guān)鍵詞】薄壁零件 加工 精度等

一、提高薄壁零件加工質(zhì)量的重要性

薄壁零件的加工是車(chē)削中比較棘手的問(wèn)題，原因是薄壁零件剛性差，強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。為此對(duì)工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方面進(jìn)行試驗(yàn)，有效地克服薄壁零件加工過(guò)程中出現(xiàn)的變形，保證了加工精度，為今后更好的加工薄壁零件提供了好的依據(jù)及借鑒。

二、薄壁零件加工工藝分析

薄壁零件加工的最大瓶頸是壁薄和易變性，而影響變形的因素有很多，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）裝夾引起變形，由于徑向夾緊力的作用，從而影響工件與形狀精度。

（2）切削過(guò)程中受車(chē)削擠壓與牽引導(dǎo)致工件變形。

（3）由于工件剛性差，在切削過(guò)程中易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

（4）其他因素引起變形，如機(jī)床振動(dòng)等。

三、解決方案及加工工藝技巧

（一）裝夾方式的改變

控制加工變形是保證薄壁零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵。其中裝夾方案是重要的一項(xiàng)。

夾具的主要作用是通過(guò)合理布置夾具和支撐塊的位置及合適的夾緊力，在加工過(guò)程中對(duì)工件進(jìn)行定位、約束和支撐。通過(guò)優(yōu)化裝夾方式來(lái)減小裝夾引起的彈性變形是提高加工精度和生產(chǎn)效率的重要途徑。

圖1所示為套類(lèi)薄壁零件。它的外圓直徑差很小，強(qiáng)度弱，如果在卡盤(pán)上夾緊用力過(guò)大，就會(huì)使薄壁零件產(chǎn)生變形，造成零件的圓弧度誤差。如果在卡盤(pán)上夾得不緊，在車(chē)削時(shí)有可能使零件松動(dòng)而報(bào)廢。夾緊力的大小，我們采取粗車(chē)時(shí)夾緊，精車(chē)時(shí)夾松些來(lái)控制工件變形。

從圖2中可以看到零件是在三爪自定心卡盤(pán)上裝夾，零件只受到三個(gè)爪的夾緊力，夾緊力不均衡。如果將零件上的每一點(diǎn)的夾緊力都保持均衡，換句話說(shuō)，就是增大零件的裝夾接觸面，而減少每一點(diǎn)的夾緊力。如圖3所示，采用開(kāi)縫套筒或扇形軟卡爪，通過(guò)試驗(yàn)證明：后一種方法夾緊，零件的變形小，方法可行。如果我們轉(zhuǎn)移夾緊力的作用，如圖4所示，由徑向夾緊改為軸向夾緊，零件的變形很小，也可以說(shuō)明軸向壓緊方法有利于承載夾緊力，而不致使零件變形。

（二）選用合理的切削用量

切削力的大小與切削用量密切相關(guān)。從《金屬切削原理》中可以知道：背吃刀量ap，進(jìn)給量f，切削速度v是切削用量的三個(gè)要素。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：①背吃刀量和進(jìn)給量同時(shí)增大，切削力也增大，變形也大，對(duì)車(chē)削薄壁零件極為不利。②減少背吃刀量，增大進(jìn)給量，切削力雖然有所下降，但工件表面殘余面積增大，表面粗糙度值大，使強(qiáng)度不好的薄壁零件的內(nèi)應(yīng)力增加，同樣也會(huì)導(dǎo)致零件的變形。

（三）合理選擇刀具的幾何角度

在薄壁零件的車(chē)削中，刀具前角的大小，決定著切削變形與刀具前角的鋒利程度。前角大，切削變形和摩擦力減小，切削力減小，但前角太大會(huì)使道具的楔角減小，刀具強(qiáng)度減弱，刀具散熱情況差，磨損加快。所以，一般車(chē)削鋼件材料的薄壁零件時(shí)，用高速鋼刀具，前角取6-30°，用硬質(zhì)合金刀具，前角取5-20°。主偏角在30°-90°范圍內(nèi)、車(chē)薄壁零件的內(nèi)外圓時(shí)，取大的主偏角。副偏角取8°-15°，精車(chē)時(shí)取較大的副偏角，粗車(chē)時(shí)取較小的副偏角。

（四）切削液對(duì)薄壁零件的影響

用高速鋼刀具粗加工時(shí)，以水溶液冷卻，主要降低切削溫度;精加工時(shí)，中、低速精加工時(shí)，選用潤(rùn)滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液，適當(dāng)提高其潤(rùn)滑性能在車(chē)削過(guò)程中充分使用切削液不僅減小了切削力，刀具的耐用度得到提高，工件表面粗糙度值也降低了。同時(shí)工件不受切削熱的影響而使它的加工尺寸和幾何精度發(fā)生變化，保證了零件的加工質(zhì)量。

（五）薄壁零件的車(chē)削加工技巧

薄壁零件的車(chē)削一般把粗車(chē)和精車(chē)加工分開(kāi)進(jìn)行，可消除粗車(chē)時(shí)切削力過(guò)大而產(chǎn)生的變形，當(dāng)使用同一基準(zhǔn)、一次裝夾完成工件半精車(chē)與精車(chē)加工時(shí)，應(yīng)用開(kāi)口套筒及專(zhuān)用扇形軟卡裝夾薄壁工件，可增大裝夾接觸面積，使夾緊力均勻分布在薄壁工件上，以減少工件的變形。在精車(chē)前松開(kāi)工件，并把它稍微轉(zhuǎn)動(dòng)一下，使它恢復(fù)到自由狀態(tài)。

工藝方法：首先粗車(chē)端面、外圓和內(nèi)孔，車(chē)削長(zhǎng)度大于工件長(zhǎng)度：松動(dòng)一次三爪，半精車(chē)端面、外圓和內(nèi)孔;其次在外圓上按工件長(zhǎng)度車(chē)一個(gè)槽，注意槽的底徑要大于精車(chē)后工件的內(nèi)孔直徑;最后再沿槽切斷。用這種方法車(chē)削薄壁零件，變形情況大為減小，其原因就是車(chē)出得槽使工件釋放出了夾緊力不均而產(chǎn)生的外應(yīng)力，使精車(chē)時(shí)，工件處于無(wú)應(yīng)力變形狀態(tài)，接近自由狀態(tài)，車(chē)斷后工件仍然保持車(chē)削時(shí)的形狀和尺寸精度

以上是我在加工薄壁零件過(guò)程中，針對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題采取的一些措施，以及分析了這些措施的可行性。當(dāng)然加工薄壁零件除了上述分析的幾種情況外，在加工中還可以利用一些施工圈、輔助支承、等工裝夾具。減少加工中的變形，是解決車(chē)削薄壁零件的關(guān)鍵。

通過(guò)實(shí)踐，按上述工件裝夾方法和加工技巧手段，對(duì)加工后薄壁零件進(jìn)行檢測(cè)，從中可知采用以上方法保證了工件的尺寸及加工精度，同時(shí)降低了成本，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)生產(chǎn)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。