李寧　郭婉潔

摘 要：薄壁零件的加工問(wèn)題，一直是較難解決的，通過(guò)探討薄壁類零件在加工中存在的易變形、零件尺寸及表面粗糙度不易保證等技術(shù)問(wèn)題，對(duì)加工難點(diǎn)進(jìn)行分析，給出了工藝路線和加工方案，通過(guò)優(yōu)化、完善裝夾方法，從而有效解決此類薄壁類零件的車削加工難題，為以后加工此類薄壁零件提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：薄壁零件；變形；夾具

薄壁零件應(yīng)用越來(lái)越廣范，它具有重量輕，節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，但薄壁零件剛性差，強(qiáng)度弱，裝夾基準(zhǔn)面小，加工過(guò)程中容易變形，不易保證加工質(zhì)量和精度，因此如何正確的加工薄壁零件也是一個(gè)棘手的問(wèn)題。

1 基本情況介紹

該薄壁套零件，材料為45#鋼，壁厚最薄2mm，薄壁套最大直徑為Ф70mm，內(nèi)孔粗糙度為0.8，同時(shí)內(nèi)孔精度要求在0.021mm內(nèi)；外圓要求在0.021mm內(nèi)，且精度要求較高，零件左端面有端面圓弧，其形狀及尺寸如圖一所示：

2 薄壁零件的工藝分析

2.1 工藝難點(diǎn)

影響該薄壁零件加工精度的主要因素主要有三方面的問(wèn)題

①易受力變形 薄壁零件不易裝夾，工件壁薄，在較大的夾緊力下，容易產(chǎn)生夾緊變形。

②易受熱變形 因工件壁薄，過(guò)大的切削熱會(huì)使工件產(chǎn)生熱變形，不易保證工件精度要求。

③易振動(dòng)變形 在高速切削過(guò)程中，工件易產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響工件的形位精度和表面粗糙度。

2.2 工藝方案過(guò)程

零件初始的工藝方案為：

①夾持毛坯料，鉆孔，內(nèi)外交叉車削薄壁內(nèi)外圓和Ф80外圓保證精度。②對(duì)零件切斷，為保證總長(zhǎng)，長(zhǎng)度提前預(yù)留1mm 。③為保證薄壁零件的形位精度，我們采用扇形軟爪和開縫套筒對(duì)薄壁進(jìn)行裝夾。④零件調(diào)頭，切削端面保證總長(zhǎng)。⑤切削端面圓弧。

通過(guò)這種方案加工出的工件經(jīng)過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的檢測(cè)，零件薄壁外圓和內(nèi)孔的圓度已經(jīng)發(fā)生變化 ，為了保證工件的形位公差，我們變徑向裝夾為軸向裝夾。

零件改后的方案為：

① 對(duì)零件薄壁進(jìn)行粗精車

選用Ф24的鉆頭鉆深度為80的孔，用內(nèi)孔刀粗車內(nèi)孔留精加工余量，對(duì)于Ф30的端面孔可以直接用Ф24鉆頭鉆孔，留余量為軸向裝夾定位時(shí)使用。用外圓車刀粗車Ф70、Ф80外圓，留精加工余量，之后分別對(duì)零件內(nèi)孔和外圓進(jìn)行精車，保證零件的尺寸精度，交叉車削最大限度的減少了零件的受力變形。

②切斷零件并留余量

選用4mm的切斷刀切斷零件，并留有1～2mm的余量，以保證總長(zhǎng)，切斷時(shí)的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給都不宜過(guò)高。

③采用專用夾具對(duì)零件進(jìn)行裝夾

薄壁類零件，剛性很差，采用軟爪裝夾和開縫套筒也會(huì)對(duì)工件造成夾緊變形，為此我們?cè)O(shè)計(jì)一心軸來(lái)固定零件，極大的減小了零件的徑向變形（此心軸為螺紋配合），如（圖二）所示。將零件固定在夾具上，用外圓刀切削工件端面，保證總長(zhǎng)。

④用左偏刀車削端面圓弧

將左偏刀橫裝在刀架上，刀尖對(duì)準(zhǔn)工件端面，由外向里車削端面圓弧，進(jìn)給速度不宜過(guò)快。

⑤用端面槽刀對(duì)零件進(jìn)行最終切斷

零件在加工過(guò)程中，用螺栓加墊片緊固Ф24孔端面來(lái)固定零件，圖中端面孔的尺寸應(yīng)為Ф30，選用3mm的端面槽刀，對(duì)零件進(jìn)行切斷，轉(zhuǎn)速進(jìn)給不宜過(guò)高。

2.3 刀具的選擇

在零件的加工過(guò)成中刀具材料和車刀角度的合理選擇對(duì)生產(chǎn)效率和工件表面粗糙對(duì)有很大影響，

所以正確選擇刀具材料和刀具角度是加工中關(guān)鍵的問(wèn)題

2.3.1 刀具材料要求

①高的硬度；②足夠的強(qiáng)度和韌性；③高的耐磨性和紅硬性； ④良好的導(dǎo)熱性；⑤良好的工藝性；⑥良好的抗粘結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性。

2.3.2 刀具幾何角度選擇要求

①考慮工件的具體情況，如毛坯是鍛造件還是鑄造件，毛坯料的材質(zhì)等。②考慮刀具的材料和結(jié)構(gòu)，如高速鋼、硬質(zhì)合金或陶瓷等，整體的機(jī)夾方式。③注意幾何間的參數(shù)關(guān)系，如選擇前角時(shí)應(yīng)考慮斷屑槽的形狀，刃傾角的正負(fù)等。④了解具體的加工情況，如機(jī)床，夾具等。⑤正確處理刀具的鋒銳性與強(qiáng)度，耐磨性之間的關(guān)系。

精加工刀具角度的合理選擇：

外圓精車刀 Kr=90°～93°，Kr=15°α0=14°～16°，α01=15°，γ0適當(dāng)增大。

內(nèi)孔精車刀 Kr=60°，Kr=30°，γ0=35°，α0=14°～16°，α01=6°～8°，λs=5°～6°。

2.4 加工路線的優(yōu)化

為使薄壁零件在加工過(guò)程中的變形對(duì)精度的影響減到最小，普通的車削很難保證零件的精度，應(yīng)對(duì)零件進(jìn)行內(nèi)外交叉進(jìn)行車削。

①先用Φ24的鉆頭進(jìn)行鉆底孔。再選用Φ30的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，擴(kuò)孔的深度大約有70mm左右，用鉆頭進(jìn)行鉆孔可代替車刀的車削，效率比車削快。②粗車Φ66的內(nèi)孔，留0.5的余量。③粗車Φ70的外圓，留0.5的余量。④精加工薄壁內(nèi)外輪廓，保證精度。⑤用4mm的切斷刀把工件切斷，留1～2mm的余量，以保證總長(zhǎng)。⑥用專用夾具固定零件，切削端面保證總長(zhǎng)，左偏刀切削零件左端圓弧部分。⑦用端面槽刀把工件切斷。

3 總結(jié)

通過(guò)以上分析，對(duì)于薄壁零件的加工方法可歸納如下：

①粗、精加工分開。合理的工序安排減弱了因裝夾和熱變形對(duì)工件質(zhì)量的影響，機(jī)床也得到合理的使用。②粗、精加工之間增加去應(yīng)力工序，以最大限度地消除工件內(nèi)部的應(yīng)力。去應(yīng)力后的工件在隨后的精加工中能夠較好的保證零件的形狀和尺寸精度。③精加工余量。合適的加工余量既能保持工件本身較好的基本強(qiáng)度，同時(shí)能保持切削時(shí)的散熱與排屑。④裝夾方式。合適的裝夾方式，提高了加工效率，節(jié)省了加工時(shí)間。

4 結(jié)束語(yǔ)

在數(shù)控加工中經(jīng)常會(huì)碰到一些薄壁零件，本文對(duì)薄壁套零件加工的工藝特點(diǎn)、防止變形的工藝方法、車刀的幾何角度及路線優(yōu)化進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和闡述，為今后更好的加工薄壁零件提供了經(jīng)驗(yàn)積累。

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