減少薄壁零件加工變形的探討

王利濱　喬英姿

【摘 要】針對薄壁零件剛性差制造過程中容易產(chǎn)生變形，加工精度不高等問題，本文詳細分析薄壁零件加工特點，防止變形的工藝方法，工藝方法的改進及切削參數(shù)的選擇，對減少薄壁零件加工變形，提高薄壁零件加工精度的具體方法進行探討。

【關(guān)鍵詞】薄壁零件；變形；精度；生產(chǎn)效率

0.引言

薄壁零件已日益廣泛地應(yīng)用在各工業(yè)部門，因為它具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，但由于薄壁零件剛性差，強度等原因，在加工中容易變形，使零件的形位公差增大，難以保證零件的加工精度與加工質(zhì)量，本文針對如何減少零件加工變形及提高薄壁零件的加工精度，對工件的裝夾，刀具的合理選用，切削用量的選擇等方面進行探討。提出設(shè)計工裝夾具及改進工藝等步驟。有效地克服薄壁零件加工過程中出現(xiàn)的變形，為保證加工精度提供了良好的依據(jù)及借鑒。

1.影響薄壁零件加工精度的因素

影響薄壁零件加工精度的因素有很多，如機床的幾何誤差、夾具誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形、受熱變形、震動變形調(diào)整誤差、工件殘余應(yīng)力引起的誤差等等。本文主要從受力變形，受熱變形和震動變形三個方面進行探討。

1.1受力變形

因工件薄壁強度弱，在卡盤上夾緊時夾緊力不均衡，會使零件產(chǎn)生變形，造成零件的圓度誤差，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。

1.2受熱變形

由于切削熱，摩擦熱，派生熱源，環(huán)境溫度等因素，使工件系統(tǒng)各部分的變形產(chǎn)生差異，從而破壞了刀具與工件的準確性及運動關(guān)系。特別是薄壁零件更容易產(chǎn)生變形。使工件尺寸難于控制。

1.3震動變形

在切削力的作用下，容易產(chǎn)生受迫振動和自激震動，在加工表面下震動痕跡，影響工件的尺寸精度，形狀，位置精度和表面粗糙度。圖1所示為薄壁零件，現(xiàn)從工件的裝夾，刀具的合理選用，切削用量的選擇等方面進行綜合實驗，以期減少零件加工變形以提高零件的加工精度。

2.具體實例

圖1所示從零件的圖樣要求及材料加工此零件的難度主要是剛性問題，薄壁零件的部分僅為5mm，材料為45號鋼，考慮定位精度，裝夾方便可靠，通常用軟爪夾持外圓或撐內(nèi)孔裝夾方法來加工，車削受力點與夾緊力作用點相差較遠，還需車削?54受力很大，因而剛性不足，容易引起晃動和震動。

2.1優(yōu)化夾具的設(shè)計

由于工件薄壁剛性差，如果采用常規(guī)方法裝夾及切削加工，工件將受到軸向切削力和熱變形的影響，而出現(xiàn)彎曲變形，很難達到技術(shù)要求，為解決此問題，并考慮到裝夾快速省力，有一定的適用范圍等方面，為此設(shè)計了一套適合該工件的專用夾具如圖2：夾具體1支撐內(nèi)孔可夾工件，材料為45號鋼，夾具體上為控制總長。拉桿3通過左端拉緊，其外椎面壓緊，夾具體右端的內(nèi)孔來夾持工件。內(nèi)鏜孔刀采用機夾刀縮短換刀時間，具有較好的剛性，能減少振動變形和防止產(chǎn)生變形；外圓粗，精車均選用硬質(zhì)合金車刀，選擇根據(jù)是取它的使用強度高，抗沖擊和抗振性能好。

2.2工藝過程

（1）裝夾毛坯15mm，平端面至加工要求。

（2）用?40鉆頭鉆通孔，粗精加工?44通孔。

（3）粗精加工?75外圓，加工長度大于3.5mm。

（4）調(diào)頭利用夾具如圖所示裝夾控制總長40mm；平端面。

（5）拆卸工件，完成加工。

2.3切削用量的選擇

（1）內(nèi)孔粗車時，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘500-600轉(zhuǎn)，進給速度F100-F150轉(zhuǎn)；留精車余量0.3-0.4mm。

（2）內(nèi)孔精車時，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1100-1200轉(zhuǎn)，為取得較好得表面粗糙度選用較低的進給速度F30-F45，采用一次走刀加工完成。

（3）外圓粗車時，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1100-1200轉(zhuǎn)，進給速度F100-F150，留精車余量0.3-0.5mm。

（4）外圓精車時，主軸轉(zhuǎn)速每分鐘1100-1200轉(zhuǎn)，進給速度F30-F45，采用一次走刀完成。

3.結(jié)束語

針對以上措施，很好的解決了剛性與變形及加工精度等問題，減少了裝夾校正的時間，減輕了操作者的勞動強度，提高效率，并保證加工后零件的質(zhì)量，經(jīng)濟效益十分明顯。 [科]