任健強(qiáng)

（廣東江門(mén)市技師學(xué)院，廣東 江門(mén) 529000）

薄壁零件加工裝夾方法及車削加工技巧

任健強(qiáng)

（廣東江門(mén)市技師學(xué)院，廣東 江門(mén) 529000）

通常所說(shuō)的薄壁零件是機(jī)械配套零件中認(rèn)為的徑向小、軸向尺寸較小的一種容易變形的零件，然而這種零件因?yàn)橹亓枯p、消耗材料較少、具有較低的成本，從而被廣泛運(yùn)用。當(dāng)前的車削加工工藝中普遍存在的容易變形的問(wèn)題、較大的因素就是因?yàn)楸”诹慵庸ぜ夹g(shù)不成熟引起的，尤其是薄壁零件的裝夾以及車削等環(huán)節(jié)，并沒(méi)有經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐操作。本文從薄壁零件的加工裝夾工藝以及車削的加工技巧兩方面入手，介紹了成熟的薄壁零件加工裝夾方法和車削加工技巧、能夠有效的減少零件本身因?yàn)槿菀滓馃嶙冃我约罢駝?dòng)變形導(dǎo)致的材料損失等問(wèn)題。

薄壁零件；裝夾技巧；車削加工工藝；加工質(zhì)量；加工效率

傳統(tǒng)的薄壁零件具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等良好優(yōu)點(diǎn)，但是在進(jìn)行車削加工工藝過(guò)程中容易因?yàn)楫a(chǎn)生較強(qiáng)的震動(dòng)而變形，一般情況下，為了提升加工工藝的精度，在薄壁零件的加工裝夾過(guò)程中，會(huì)在最后的精加工之后進(jìn)行光切加工，這也是導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低、工時(shí)延長(zhǎng)的主要原因。研究薄壁零件加工裝夾的有效方法以及完善車削加工技巧是當(dāng)前提升零件質(zhì)量的重要課題。

1 薄壁零件加工及車削加工中遇到的問(wèn)題

1.1 薄壁零件存在容易變形的問(wèn)題

一般情況下，薄壁套類零件都具有內(nèi)外直徑差距較小的特點(diǎn)，同時(shí)也具有較弱的強(qiáng)度，在車床作業(yè)中，如果在三爪自定心卡盤(pán)上進(jìn)行直接方式的夾緊，就會(huì)導(dǎo)致三個(gè)爪點(diǎn)的局部不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致零件整體的變形。傳統(tǒng)的解決方式就是將零件上的每一個(gè)可以?shī)A緊的點(diǎn)做一個(gè)均衡的穩(wěn)定，加大零件裝夾的接觸面積，這樣就使得零件整體的變形量減輕。然而這種傳統(tǒng)的解決方式并不能完全的解決薄壁零件變形的本質(zhì)問(wèn)題，還需要進(jìn)一步進(jìn)行研究，盡可能的采用轉(zhuǎn)移的方式在夾緊點(diǎn)里面的作用點(diǎn)上進(jìn)行裝卡，也就是在薄壁零件的內(nèi)徑進(jìn)行夾緊處理。

1.2 車削加工切削用量選取不合理

薄壁零件在進(jìn)行車削時(shí)會(huì)導(dǎo)致變形是多方面的，不僅有在進(jìn)行裝夾作業(yè)時(shí)因?yàn)閵A緊力不合適或者是進(jìn)行切削工作時(shí)的力度不合適導(dǎo)致的變形，還有可能因?yàn)樽鳂I(yè)產(chǎn)生的阻礙力阻止刀具在進(jìn)行切削時(shí)形成的彈性變形或者塑性變形，尤其是在刀具車削時(shí)，最好使用高速鋼材質(zhì)的刀具，選取前角6°～30°為宜；如果使用硬質(zhì)合金刀，就應(yīng)該將前角角度選在5°～20°為宜。還有一種特殊的情況就是熱變形，無(wú)論是那種形式的變形都有因?yàn)檐囅骷庸r(shí)對(duì)車削用量的選取不合理因素。導(dǎo)致變形的主要原因一方面與切削力的大小以及切削的用量相關(guān)，從金屬切削的原理上也可以清楚，切削的兩個(gè)重要因素：一是背吃刀量以及進(jìn)給量同時(shí)加大，這就會(huì)因?yàn)榍邢髁Φ脑龃髮?dǎo)致零件變形；二是減少背吃刀量，同時(shí)增大進(jìn)給量，這雖然會(huì)導(dǎo)致車削薄壁零件的切削力，但是也會(huì)因?yàn)楣ぷ鞅砻媸Ｓ嗟拿娣e過(guò)大，使得薄壁零件的內(nèi)應(yīng)力加大，也會(huì)導(dǎo)致薄壁零件變形?？傊?，在進(jìn)行薄壁零件的車削加工時(shí)一定要對(duì)切削的用量選取恰當(dāng)，這就需要不斷的加強(qiáng)薄壁零件的裝夾加工方法以及車削的加工技巧。

1.3 切割薄壁零件的刀具幾何角度的選取不合適

薄壁零件在進(jìn)行車削過(guò)程中，選取合理的刀具至關(guān)重要，尤其是對(duì)于刀具幾何角度的選擇，不僅會(huì)影響切削力的大小，也會(huì)影響車削過(guò)程中產(chǎn)生的熱變形程度，值得關(guān)注的是，在薄壁零件的工作表面微觀質(zhì)量的把握也很重要。一方面主要是因?yàn)榈毒叩那敖谴笮Q定著薄壁零件的切削變形的程度，刀具的鋒利程度如何也會(huì)影響薄壁零件加工的質(zhì)量。另一方面，除了刀具的幾何角度，還需要選取合理的切削液，質(zhì)量良好的切削液不僅減小切割薄壁零件的切削力，也會(huì)提升薄壁零件表面的光滑度，最重要的一點(diǎn)就是這種作業(yè)不會(huì)對(duì)切削的熱度產(chǎn)生影響，還會(huì)保證薄壁零件的加工質(zhì)量。

2 薄壁零件加工裝夾方法以及車削技巧的有效建議

2.1 加強(qiáng)薄壁零件的幾何形狀和車削技巧

市面上因?yàn)楸”诹慵庸ぷ冃萎a(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題很多，車削薄壁零件后會(huì)導(dǎo)致工件變形的主要原因是工件的內(nèi)部存在一定的內(nèi)應(yīng)力，如果夾緊力不均勻就會(huì)產(chǎn)生夾緊的外應(yīng)力，兩種作用力度下很難保證薄壁零件不變形，因此，要根據(jù)薄壁零件的自身特點(diǎn)以及幾何形狀，選取合理的加工裝夾方案，保證薄壁零件的加工質(zhì)量是進(jìn)行作業(yè)的關(guān)鍵。另一方面，不僅要防止薄壁零件的變形，還要在車削技巧上保證車削的精度，從這個(gè)角度去設(shè)計(jì)加工工藝方案。

一般情況下，加工薄壁零件的做法是將粗車和精車的加工分開(kāi)進(jìn)行，其原因不僅是為了消除車削力度過(guò)大產(chǎn)生的內(nèi)部變形，還為了防止在進(jìn)行粗車后退火工作處理的不及時(shí)可能產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。因?yàn)楸”诹慵男螤顝?fù)雜，對(duì)精度要求較高，粗車和精車之間的半精車處理工序要根據(jù)薄壁零件的幾何形狀和尺寸精度進(jìn)行修正，這時(shí)候就要注意，對(duì)同一基準(zhǔn)、一次性裝夾完成的半精車加工，可以使用開(kāi)口套筒以及專用的扇形軟夾對(duì)薄壁工件進(jìn)行處理，保證增大裝夾零件的接觸面積，使得薄壁零件的夾緊力均勻的分布在薄壁零件的全部分，從而有效的減小零件的變形。如圖1和圖2所示，圖1利用傳統(tǒng)的方式在三爪心卡盤(pán)上直接安裝薄壁零件裝卡，從圖形中就可以看出很容易造成薄壁零件的變形，然而利用圖2中的方法，利用開(kāi)口縫套筒或者是扇形軟卡來(lái)裝卡，既增強(qiáng)了薄壁零件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力，也不會(huì)輕易的導(dǎo)致零件變形，是當(dāng)前比較常用的一種方法。

圖1 三爪心卡盤(pán)上直接裝卡

圖2 開(kāi)口縫套筒或扇形軟卡裝卡

2.2 釋放薄壁零件的外應(yīng)力，保證零件加工質(zhì)量的工藝技巧

在進(jìn)行薄壁零件的簡(jiǎn)便易行的加工過(guò)程中，為了能夠有效的釋放薄壁零件的外應(yīng)力，首先應(yīng)該將粗車端面、內(nèi)孔以及外部圓要保證協(xié)調(diào)一致，保證車削的大小長(zhǎng)度比薄壁零件的長(zhǎng)度長(zhǎng)，加工過(guò)程中要松動(dòng)一次三爪。另外，為了保證零件內(nèi)外穩(wěn)定，可以選擇轉(zhuǎn)移夾緊力作用點(diǎn)的方法進(jìn)行裝夾，保證零件內(nèi)外應(yīng)力的協(xié)調(diào)一致性。如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)移夾緊力作用點(diǎn)方法裝卡

值得注意的是，對(duì)于半精車來(lái)說(shuō)，外圓要根據(jù)長(zhǎng)度設(shè)置一個(gè)槽，注意保證槽的底徑要比精車的后工件的內(nèi)孔直徑大，使用此方法車削的薄壁零件，產(chǎn)生變形的情況會(huì)大大減少。主要原因是因?yàn)榘刖嚨牟蹠?huì)將釋放出的夾緊力與零件內(nèi)部產(chǎn)生的外應(yīng)力相中和，使得精車工作進(jìn)行時(shí)沒(méi)有應(yīng)力變形情況的出現(xiàn)，保證零件整體接近于一種自由狀態(tài)，更重要的是保證了薄壁零件車削時(shí)的形狀以及尺寸精度。注意，在精車時(shí)，盡量的使用較高的切削速度，防止零件加工時(shí)產(chǎn)生共振，降低薄壁零件表面的粗糙程度，因?yàn)榍邢鞯乃俣纫彩怯绊懙毒邏勖囊粋€(gè)主要因素，切削的遲刀深度較小，或者采用充足的冷卻潤(rùn)滑液等方式，減少薄壁零件的變形，還可以適當(dāng)?shù)陌才疟”诹慵庸すに嚨捻樞颍ＷC加工質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，薄壁零件加工裝夾方法的選擇對(duì)于零件的質(zhì)量至關(guān)重要，為保證薄壁零件的質(zhì)量，對(duì)其裝夾方法和車削加工技巧進(jìn)行加工后的檢測(cè)是薄壁零件加工工序的最后一步，采用以上方法可以保證薄壁零件的工件尺寸以及加工的精度，最重要的一點(diǎn)是，保證薄壁零件加工的成本。同時(shí)，在進(jìn)行薄壁零件加工時(shí)，前期的工藝優(yōu)化以及對(duì)零件加工品質(zhì)的分析也至關(guān)重要。無(wú)論是優(yōu)化工藝還是加強(qiáng)薄壁零件的加工技巧，都是為了提升薄壁零件的加工質(zhì)量，取得零件加工的雙向收益。

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