試述如何提高薄壁零件的加工質(zhì)量

王玉新

摘?要：我國在零件加工行業(yè)大多還是沿用傳統(tǒng)的加工方式，雖然也引進(jìn)了世界先進(jìn)的加工方法，但在薄壁零件領(lǐng)域技術(shù)仍舊落后。所以，我們應(yīng)當(dāng)積極的探討世界零件加工行業(yè)先進(jìn)的成型工藝以及加工技術(shù)，這對于我國薄壁零件的加工水平的提高有著促進(jìn)作用，同時(shí)能夠大大縮短我國的加工行業(yè)同國際水平之間的差距，具有重要的價(jià)值和意義。

關(guān)鍵詞：提高;薄壁零件;加工質(zhì)量

前言

為了提高薄壁零件的加工質(zhì)量，文章將從薄壁零件的裝夾、切削用量的選擇、刀具的幾個(gè)角度及冷卻液的應(yīng)用等方面分析和探討，以供同行參考。

1.合理裝夾工件，避免裝夾變形

薄壁是壁薄零件的重要特點(diǎn)，徑向方向受力容易變形。因此，對于薄壁零件裝夾，就不能簡單的用三爪卡盤直接裝夾，夾緊力集中在三點(diǎn)，極易產(chǎn)生變形。

如增加薄壁零件的裝夾接觸面，使裝緊力盡可能均衡的分布，零件的受力變形就將大大改善。根據(jù)物理學(xué)的壓強(qiáng)公式：?P?=?F/S。當(dāng)壓力一定時(shí)，受力面積越大，壓強(qiáng)越小，從理論上也證明了這一點(diǎn)。為增加薄壁零件的夾持面積，通常使用開縫夾套，扇形爪等，實(shí)踐證明這是一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)有效的工藝方法。

在現(xiàn)代的金屬切削加工中，數(shù)控機(jī)床被廣泛應(yīng)用，對夾具要求定位準(zhǔn)確，安裝方便，并自動夾緊。

彈性心軸，薄壁套依靠彈性心軸做孔定位，端面則由夾具體定位，拉桿連接在數(shù)控車床主軸的回轉(zhuǎn)油缸上，由回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動拉桿，實(shí)現(xiàn)自動夾緊。

推程式彈簧夾頭，零件由彈簧夾頭內(nèi)的定位裝置實(shí)現(xiàn)軸向定位，彈簧夾頭起夾緊代定位的作用，推程桿則由機(jī)床的回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)自動夾緊。

除此之外，對薄壁零件的裝夾，還可以改變夾緊力的作力點(diǎn)，變徑向夾緊為端面夾緊，以避免薄壁零件徑向受力變形。

在一些大型的薄壁缸套上，為加工缸套端部的止口及螺紋，還可以采用一端由彈簧夾頭夾緊，一端采用套圈式中心架支承的加工方法。彈簧夾頭夾緊工件，傳遞轉(zhuǎn)矩，套圈式中心架支撐零件，限止零件的擺動及切削中的震動。

對于深孔類薄壁套筒零件，可以設(shè)計(jì)一些內(nèi)撐式脹緊心軸。它是由機(jī)床的雙作用回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動內(nèi)撐式脹緊心軸的雙拉桿，實(shí)心拉桿及脹塊撐緊深孔內(nèi)端，同時(shí)壓縮彈簧，帶動滑套，撐起中部脹塊，起輔助支撐作用，使切削更加平穩(wěn)，空心拉桿及脹塊則撐起零件的孔口，零件的軸向定位則由零件靠緊脹緊心軸的頂部實(shí)現(xiàn)。

2.合理的選擇切削用量

在金屬切削過程中，必然會產(chǎn)生切削力，使工件產(chǎn)生變形，切削力的大小與切削用量是密切相關(guān)的，合理的選擇切削用量就能減少切削力，從而減少變形。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?是切削用量的三要素。由于薄壁零件徑向受力變形最為突出，所以應(yīng)以切削的背向分力為研究對象。通過實(shí)際測量不同切削工況條件下的切削力，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，求得如下計(jì)算切削力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式：

式中：?C?為被加工材料和切削條件的切削力系數(shù);xp、yp、np?分別為背吃刀量?ap、進(jìn)給量?f?和切削速度?Vc對切削力的影響指數(shù);Kp?為實(shí)際加工的條件與建立經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式的試驗(yàn)條件不符時(shí)的計(jì)算切削力修正系數(shù)。

由公式可以得出，當(dāng)切削方法、條件一定時(shí)，切削力系數(shù)?C、修正系數(shù)?Kp?是一個(gè)定值。切削力的大小隨背吃刀量、進(jìn)給量增加而增加。但由于背吃刀量?ap?指數(shù)?xp近似于等于1，進(jìn)給量f?指數(shù)?yp?小于1，所以采用大進(jìn)給量?f?比采用大的背吃刀量?ap?的切削力要小。對于薄壁零件的切削加工，可適當(dāng)加大進(jìn)給量，減少背吃刀量，合理分配加工余量，走刀次數(shù)，把切削力控制在一定范圍。在精加工時(shí)，背吃刀量一般在0.2～0.5?mm.?進(jìn)給量0.1～?0.2?mm/r，甚至更小，以減小切削力。精車時(shí)可以采用高速切削，以提高加工表面品質(zhì)，但要采取一定的措施，如刀具的幾何角度、輔助支撐等，防止工件的共振面，影響零件的加工精度。

3.合理選擇刀具的幾何角度

在薄壁零件的加工中，刀具幾何角度對切削力大小、切削力在軸向或徑向上的分配、切削產(chǎn)生的熱變形以及零件的粗糙度有著至關(guān)重要的作用。刀具前角的大小，決定著刀具的鋒利程度。前角大，刀具鋒利;?切削力小，刀具與零件的摩擦力減小，熱變形減小。但前角過大，會使刀具鍥角減小，刀具強(qiáng)度減弱，刀具耐用度下降。以切削?40Cr材料工件為例，使用硬質(zhì)合金刀具，前角一般選取?5°～16°。粗車時(shí)前角取?5°～?8°，以提高刀具耐用度;?精車時(shí)前角取?8°～16°，以提高刀具的鋒利程度。

刀具的后角大小，決定著刀具后面與工件的表面摩擦程度。后角大，摩擦力小，切削刀熱也相應(yīng)減小。但后角過大亦會使刀具強(qiáng)度減弱。在切削薄壁零件時(shí)，粗車取后角小些，精車取后角大些。以切削?40Cr?材料工件為例，使用硬質(zhì)合金刀具，粗車時(shí)一般取?5°～8°，以提高刀具的剛性。精車時(shí)取?8°～12°，以減少刀具與工件的摩擦，提高與加工面的表面品質(zhì)。

刀具的主偏角大小，決定了切削力在軸向或徑向上的分配情況。對切削薄壁零件尤其重要。主偏角增大，徑向切削力減小，而軸向切削力增大;?反之則徑向切削力增大，而軸向切削力減小。所以在車削薄壁零件時(shí)，盡可能選用主偏角較大的刀具。

刀具的副偏角大小是影響已加工表面粗糙度的主要角度，同時(shí)也影響著刀具的強(qiáng)度。過小的副偏角，會增加副后面與已加工表面的摩擦，引起切削振動。在切削薄壁零件時(shí)副偏角一般取?8°～15°。粗車時(shí)可取大些，精車時(shí)取小些，以提高刀具的耐用度，保證已加工面的粗糙度。

4.充分使用切削液，減少切削熱對加工精度的影響

在金屬切削過程中，工件阻礙刀具切削時(shí)產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形，在切削區(qū)會產(chǎn)生大量的切削熱，以及切屑、刀具、工件間的摩擦，亦會產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致刀具的磨損，影響工件的表面粗糙度，使工件受熱變形。在車削薄壁零件時(shí)，要充分使用切削液，及時(shí)的將切削熱、切屑帶走，減少刀具、切屑與已加工表面的摩擦。此外還可以通過刀具的斷屑槽、內(nèi)冷刀具等方法，減小切削熱對零件加工品質(zhì)的影響。

5.結(jié)語

薄壁零件具有質(zhì)量輕，節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，廣泛被用于各種機(jī)械的結(jié)構(gòu)中。雖剛性差，強(qiáng)度弱，工藝性差，但只要應(yīng)用得當(dāng)?shù)墓に嚪椒ǎ陀锌赡艽蟠筇岣弑”诹慵募庸ぞ取?/p>

參考文獻(xiàn)：

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