典型薄壁零件在數(shù)控機(jī)床的車削加工

周 軍（廣東省國防科技技師學(xué)院，廣東 廣州 510515）

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典型薄壁零件在數(shù)控機(jī)床的車削加工

周 軍
（廣東省國防科技技師學(xué)院，廣東 廣州 510515）

摘 要：薄壁零件廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，因此對薄壁零件的加工有著非常強(qiáng)烈的需求。本文針對薄壁零件在數(shù)控機(jī)床上的車削加工，從產(chǎn)品分析、工藝制定、加工過程、產(chǎn)品檢測等方面進(jìn)行分析和闡述，解決加工中出現(xiàn)的問題，完成該產(chǎn)品的加工，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：薄壁零件；數(shù)控車床；加工工藝

薄壁零件具有重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，但加工薄壁零件存在很多困難，容易發(fā)生震動，變形等，為防止加工中出現(xiàn)變形，保證加工精度。本文以實(shí)際生產(chǎn)案例為導(dǎo)向，對工件和刀具的裝夾、刀具相關(guān)參數(shù)的制定、程序的編制、工件的檢測幾方面作出改進(jìn)，充分利用刀具、切削力、夾緊與定位等知識。研究出一種新的工藝方法，成功地攻破了這一難題。

一、產(chǎn)品形狀與材料分析

2014年3月我校校企合作生產(chǎn)車間接到了一批薄壁類零件。該零件孔壁較薄、直徑較大，加工精度要求高，給我們的實(shí)際生產(chǎn)帶來了一定的難度。本產(chǎn)品的外形是由直徑為98mm，長度為13mm的外圓和直徑為93mm，長度為7mm的外圓組成，內(nèi)輪廓包括有兩個(gè)不同尺寸的內(nèi)孔，其中一個(gè)直徑為95mm，長度為12mm的內(nèi)孔，另一個(gè)直徑為89mm，長度為8mm的內(nèi)孔，產(chǎn)品的形狀如圖1所示。經(jīng)過分析，該零件材料是AL6082－T6。該材料屬于熱處理可強(qiáng)化鋁合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可機(jī)械加工性能，同時(shí)具有中等強(qiáng)度。主要用于機(jī)械結(jié)構(gòu)方面，包括棒材、板材、管材和型材。其抗拉強(qiáng)度σb（MPa）：≥245，條件屈服強(qiáng)度σ0.2（MPa）：≥140，屬于易加工金屬材料。該零件的壁厚分別為1.5mm和2mm。加工時(shí)很容易發(fā)生塑形變形，為了克服此問題我們制定出合適的加工工藝，在加工時(shí)分為粗加工、時(shí)效處理、精加工和半精加工，以達(dá)到我們的生產(chǎn)目的，見圖1，圖2。

二、產(chǎn)品加工工藝制定

1 加工路線安排

由于零件左邊外圓Φ93±0.03處對零件右端Φ98±0.03有較高的同軸度要求，為了保證同軸度我們在精加工時(shí)采用一次裝夾完成所有加工。具體加工工藝路線安排如下。

①粗車內(nèi)輪廓Φ88.5、Φ94.5至尺寸精度要求。

②粗車外輪廓Φ93.5、Φ98.5至尺寸精度要求加工出來如圖2所示的粗加工產(chǎn)品圖。

③切斷，保證總長20.1。

④時(shí)效處理，消除內(nèi)應(yīng)力。

圖1 產(chǎn)品圖

圖2 粗加工產(chǎn)品圖

⑤重新裝夾，半精車、精車內(nèi)輪廓Φ95±0.03、Φ89±0.06至尺寸精度要求。

⑥半精車、精車外輪廓Φ98±0.03、Φ93±0.03至尺寸精度要求。

⑦零件切斷。

⑧手動刮出銳邊為0.5×45°的倒角。

⑨檢測，合格交貨。

2 毛坯選擇

根據(jù)工藝安排，為了節(jié)省工件材料，我們選用外圓為100mm，內(nèi)孔為80mm，長度為80mm的定制管料（一次裝夾粗車三件半成品）。

（1）刀具選擇

為了保證工件的精度，需要選擇合適的刀具，具體見表1。

表1 刀具參數(shù)表

三、產(chǎn)品加工過程

1 裝夾

如何能夠保證零件與基準(zhǔn)A處的同軸度呢？要求它在一次性裝夾中完成零件全部表面的加工，如何才能減少裝夾對工件變形的影響，這兩個(gè)問題成為了精加工部分的問題關(guān)鍵。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，提出了一種大膽的設(shè)想。制作一專用夾具，然后采用502膠水使零件在夾具上進(jìn)行固定，全方位的減少了在裝夾時(shí)，對工件產(chǎn)生的任何附加外力。如圖3所示，在零件粗加工輪廓增加一處用于粘膠水固定的裝夾位。

2 粗、精加工內(nèi)、外輪廓

粗加工時(shí)采用先內(nèi)后外的原則，選用G71指令進(jìn)行加工，在加工完成后保留0.5的精加工余量，內(nèi)孔精加工余量保留時(shí)U為負(fù)值。精加工時(shí)，由于要保證一次裝夾完成整體工件地加工，裝夾時(shí)采用了膠水的直徑粘貼法，因此加工時(shí)受力不能太大，因此精加工選擇的切削用量為0.2mm，進(jìn)給為0.1mm/min。外形的精加工我們采用左偏尖刀從左到右直接加工到相應(yīng)尺寸，內(nèi)孔加工直接采用普通的內(nèi)孔車刀加工就行，兩把刀具的刀尖圓弧半徑選擇為0.4mm。最終加工到合格尺寸。

3 切斷

切斷時(shí)容易使零件產(chǎn)生徑向變形，如何減少切斷時(shí)對工件的變形影響，主要從刀具方面入手。在保持刀具剛性的前提下，縮短切斷刀的刀頭寬度，從而減少刀具與零件的接觸面積，直接降低切削過程中的徑向切削力。因此選用切斷刀刀頭寬度為1mm。切斷時(shí)，直接保證薄壁零件的長度公差，并且做好0.5×45°的倒角。

四、產(chǎn)品質(zhì)量檢測

通過改進(jìn)工藝后，加工出的產(chǎn)品已經(jīng)能夠保證圖紙的精度要求。但是在實(shí)際檢測中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量依舊存在著一定的波動。經(jīng)過多次檢查、分析發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵的波動來源于使用內(nèi)、外徑千分尺或游標(biāo)卡尺測量工件尺寸時(shí)的徑向力所引起的。因此，我們對測量的工藝也做出了改進(jìn)。

1 外徑的檢測（如圖4所示），制作一專用校正棒，長度尺寸為工件外圓最大直徑尺寸98mm。測出該校正棒準(zhǔn)確的尺寸數(shù)值，然后，將其放在一平口板上，用千分表校正，對應(yīng)讀數(shù)調(diào)整為0。采用此種方法測量工件，既可減少徑向力產(chǎn)生變形，也能檢測出工件的尺寸精度及圓度。

2 內(nèi)孔的檢測，采用通規(guī)和止規(guī)的辦法來檢測，在產(chǎn)品加工前制作一個(gè)合適的通規(guī)和止規(guī)檢測該產(chǎn)品，防止采用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表測量時(shí)產(chǎn)生徑向壓力，使產(chǎn)品發(fā)生變形。

圖3 工件安裝

圖4 外徑檢測

結(jié)語

經(jīng)過生產(chǎn)加工得出，通過這種工藝地改進(jìn)和檢測方法地改進(jìn)，不僅能夠保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量要求，也能按時(shí)按量完成生產(chǎn)任務(wù)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。在生產(chǎn)的裝夾中采用了502膠水粘住工件的辦法，有效地解決了半精加工和精加工時(shí)薄壁工件安裝變形的問題，為加工薄壁零件增加了多種方法和途徑。在今后的生產(chǎn)實(shí)踐中，我會繼續(xù)努力發(fā)揮自己的思維，不斷的開拓、創(chuàng)新，爭取在數(shù)控車削加工方面取得更大的進(jìn)步，為數(shù)控加工貢獻(xiàn)自己的一份力量。

參考文獻(xiàn)

［1］上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會.金屬切削手冊［M］.上海科學(xué)技術(shù)出版社，2006.

［2］李建功.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

［3］陳子銀.數(shù)控車床編程與操作［M］.北京：人民郵電出版社，2010.

中圖分類號：TG75

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A