周文

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南通 226007）

難加工材料細(xì)長薄板件的加工

周文

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南通 226007）

針對難加工材料細(xì)長薄板零件的加工特點，設(shè)計了這類零件加工的刨削加工工藝方案，探討了刨削加工方法在細(xì)長薄板零件加工中的應(yīng)用。

薄板零件；刨削加工；工藝方案

板類零件是機(jī)械加工中常見的零件之一，這類零件常用的加工方法是采用銑削加工，但對于長度尺寸遠(yuǎn)大于寬度尺寸的細(xì)長薄板而言，在銑床上加工會受到限制，甚至變得不可能。如圖1所示零件，其材料為40 Cr，是不銹鋼材料，屬于難加工材料，零件厚度為50 mm，相對長度而言屬于薄板零件，由于角度的存在，在銑床上加工十分困難，如何選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒ň统闪颂岣呒庸ば屎捅ＷC加工精度的關(guān)鍵。

1 細(xì)長薄板零件加工要求

圖1 典型薄板零件結(jié)構(gòu)示意圖

圖1所示的薄板零件的厚度、寬度尺寸和上平面的形狀與位置精度及表面粗糙度要求比較高，而長度尺寸精度要求不高。該零件的主要技術(shù)要求為：①零件上底面的平面度0.050 mm，對下底面的平行度0.20 mm；②上、下底面的尺寸公差為0.020 mm；③左、右兩側(cè)面的尺寸公差為0.020 mm。

根據(jù)零件寬度、厚度尺寸以及長度尺寸，該零件屬于典型的細(xì)長薄板件，其在加工過程中具有如下特點[1]：①由于材料含有合金元素Cr，其塑性、韌性較大，切削過程中易于形成積屑瘤，精加工時會影響工件加工的尺寸精度與表面粗糙度；②切削力大，加工硬化嚴(yán)重；③熱導(dǎo)率低，工件熱變形大。由此可見，該零件在加工過程中的難點和關(guān)鍵是如何防止在加工中出現(xiàn)因設(shè)備、刀具以及切削參數(shù)等方面考慮不周而出現(xiàn)零件加工不合格現(xiàn)象。根據(jù)零件圖，零件所有表面均需要加工，部分表面為斜面，因而不能或很難采用銑削加工，需選擇其他工藝方案。零件比較薄，狹長，加工過程容易變形，可選擇在龍門刨床上加工。

2 影響?yīng)M長薄板零件加工精度的主要因素

圖2 影響薄板件加工精度因素示意圖

狹長薄板零件加工的最大難點在于零件難于裝夾，且易變形，從而影響零件的加工質(zhì)量。影響薄板零件加工質(zhì)量的因素很多，主要影響因素見圖2[2]。

在刨削切削力的作用下，工件加工后產(chǎn)生殘余應(yīng)力，當(dāng)工件還在加工中時，夾緊力與殘余應(yīng)力處于平衡狀態(tài)，一旦夾緊松開，殘余應(yīng)力將重新分布，進(jìn)而引起工件變形。對于圖示薄板零件，由于加工和裝夾而引起的變形主要是翹曲變形。這些變形都會影響零件的尺寸與形狀精度，從而影響加工質(zhì)量。薄板零件在切削過程中產(chǎn)生的切削熱主要傳入工件，在切削熱作用下，工件容易發(fā)生較大的熱變形，從而影響工件加工質(zhì)量。圖示工件的加工主要會影響工件上下平面的平行度。在零件的加工過程中，由于工件板厚較小，剛性較差，工藝系統(tǒng)中的工件、機(jī)床、刀具等都會產(chǎn)生振動，使工件表面產(chǎn)生振紋，影響工件表面結(jié)構(gòu)特征，從而影響加工質(zhì)量[3]。由于刨削加工主要采用刨刀加工，刨刀剛性較好，且刀尖相對工件位置可以調(diào)整，因而可以通過調(diào)整刀具消除因刀具引起的加工誤差。針對上述影響薄板零件加工精度的因素，必須從工藝方案的安排上采取措施防止或減少這些因素對零件加工質(zhì)量的影響。

3 加工工藝過程設(shè)計

刨削加工是一個斷續(xù)切削過程，在切削時的沖擊限制了刨削用量的選擇范圍，故其加工效率比較低。根據(jù)上述分析，為實現(xiàn)零件的加工并保證加工精度，在加工工藝設(shè)計中采取以下一些措施：

1)對工件裝夾采取的措施。由于圖1所示零件薄而狹長，刨削薄板工件的平面與斜面是刨削加工中的難點。由于散熱條件差，加工中容易變形；裝夾工件的夾緊力不宜太大，夾緊力太大也容易引起工件變形，太小則又影響加工；同時，如果工件定位表面不平直，裝夾時很難準(zhǔn)確定位，加工過程中就容易在切削力作用下產(chǎn)生變形。因此，如何裝夾狹長薄板零件就成為保證其加工質(zhì)量的關(guān)鍵之一。狹長的工件不宜用通用夾具平口鉗裝夾，此時通常有兩種裝夾方法，一種是將工件直接裝夾在機(jī)床工作臺上，另一種方法是將工件裝夾在磁性工作臺上。使用磁性工作臺，一般要求工件寬度較大，因此對于圖示的狹長薄板零件，采用第一種方法，可將工件直接裝夾在工件臺上，如圖3所示。操作時，利用機(jī)床工作臺上的T形槽，在工件的一側(cè)固定一擋板，另一側(cè)用撐塊抵住工件，將工件脹緊在兩個撐塊之間，同時在工件前后兩端視具體情況增加一個擋頭使工件夾緊牢固。此時應(yīng)注意，在夾緊工件時，用手錘輕敲工件待加工表面周邊，使工件貼緊在定位面上，并夾緊牢固。

2)選擇合適的刀具角度。刀具角度對切削力和夾緊力的影響很大，在刨削細(xì)長薄板時易產(chǎn)生變形，因此刨削時所用的刨刀應(yīng)產(chǎn)生較小的切削力和切削熱，故在加工圖示零件時選用的刨刀的前角與后角比一般刨刀大，同時選用較小的主偏角以減小進(jìn)給抗力，減小工件變形，同時產(chǎn)生較大的吃刀抗力將工件壓緊在工作臺上，以利于工件的夾緊。在加工圖示的薄板工件時，選用刀具材料時，一般采用高速鋼刀具，同時選擇如下的刀具角度：比較大的前角，介于15°～18°；較小的后角，介于8°～10°，這樣可以減小切削力；較大的主偏角，介于35°～40°，以減小刀具與工件間的摩擦，從而減少切削熱的產(chǎn)生。

3)切削用量的選擇。影響薄板零件刨削加工質(zhì)量的因素是多方面的。加工時裝夾工件的夾緊力、切削力以及工件的彈塑性變形、加工過程中產(chǎn)生的切削熱等都會影響工件的加工質(zhì)量。而這些影響因素都與工件的切削條件有關(guān)。刨削用量通常按以下數(shù)據(jù)選?。呵邢魉俣热≈到橛?～12 m/min；進(jìn)給量取值介于0.1～0.25 mm/dst；切削深度取值介于0.3～3 mm。圖1零件的加工，刨刀刀具材料選用高速鋼W18Cr4V。

圖3 工件裝夾示意圖

4 結(jié)語

薄板類零件的刨削加工中，如何裝夾工件是加工的一個難點。在沒有更換設(shè)備和提高設(shè)備要求的情況下，對裝夾方式進(jìn)行簡單的處理，采取合理的裝夾方法和走刀方式，最終圓滿地達(dá)到了設(shè)計的加工要求。

[1]彭林中，張宏.機(jī)械切削工藝參數(shù)速查手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：43-445.

[2]左敦穩(wěn).現(xiàn)代加工技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005：387-389.

[3]李嫄，賴鵬彬.薄板類工件在數(shù)控車床中的加工工藝分析[J].南方金屬，2011(12)：4.

（責(zé)任編輯：王曉燕）

On Processing of Sheet Metal Parts from Difficult-to-Cut Materials

ZHOU Wen
(Jiangsu Engineering Vocational Technology College，Nantong 226007，China)

Based on the processing characteristics of sheet metal parts made from difficult-to-cut materials，the paper designed a cutting process for these parts and explored its application in the practical cutting processing.

sheet parts；cutting processing；process plan

TH162

A

1671-6191（2014）04-0012-02

2014-10-07

周文（1971-），男，湖南洞口人，江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院工程師，研究方向為機(jī)械制造自動化、虛擬現(xiàn)實技術(shù)。