試論薄壁零件數(shù)控車工的加工工藝

摘 要：數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，薄壁零件則是該技術(shù)的基礎(chǔ)。其本身就具有的重量輕，結(jié)構(gòu)密，材料省等優(yōu)點(diǎn)，但隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)數(shù)控加工和薄壁零件都有了更高的精度要求，再加上薄壁零件在加工生產(chǎn)中常出現(xiàn)切削振動(dòng)，變形等質(zhì)量問(wèn)題還尚未得到很好的解決，于是我們不得不思考如何去改進(jìn)提高薄壁零件數(shù)控車工的加工工藝。文章的立足點(diǎn)就在于此，對(duì)其展開進(jìn)行論述。

關(guān)鍵詞：薄壁零件；數(shù)控車工；加工工藝

薄壁零件的精度和質(zhì)量在數(shù)控加工工藝中的重要性可想而知，不僅是產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力的代表，更是決定了能否體現(xiàn)國(guó)家的加工水平先進(jìn)與否的重要因素。而在加工薄壁零件時(shí)常會(huì)因?yàn)椴缓细裨斐衫速M(fèi)，再加上薄壁零件的需求量大，自動(dòng)化批量生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的錯(cuò)誤都會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的不合格，因此改進(jìn)對(duì)薄壁零件的加工工藝刻不容緩。

1 影響薄壁零件數(shù)控車工加工的因素

薄壁零件，就是壁厚在1mm以下的金屬材料的零件。因?yàn)槠鋭傂圆?，?qiáng)度弱的特點(diǎn)在生產(chǎn)加工時(shí)容易變形這對(duì)于質(zhì)量要求是致命的，這一直是薄壁零件在數(shù)控車工加工工藝的一個(gè)瓶頸。下面我們?cè)敿?xì)分析下都有哪些具體因素。

1.1 受熱變形

在高負(fù)荷的工作強(qiáng)度下數(shù)控車常年受熱，薄壁零件在切削時(shí)或多或少會(huì)因此而變形，導(dǎo)致零件加工精度下降質(zhì)量不合格。換一種方式說(shuō)，這種類型的誤差是不可避免的，因?yàn)樵跀?shù)控車運(yùn)行精車、半精車或粗工加工程序時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生切削熱，而零件特別是薄壁零件必然會(huì)因受熱發(fā)生變形。而冷卻性好的切削潤(rùn)滑液暫時(shí)能輕微減小此類影響。

1.2 受力變形

由于薄壁零件要達(dá)到重量輕的特點(diǎn)，它的加工材料得比較輕薄，這就使這類材料受到某些外力作用時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定程度的變形，導(dǎo)致質(zhì)量不過(guò)關(guān)。同樣這樣的因素是無(wú)法避免，零件在數(shù)控車的夾緊力和切削力的作用下，這兩者之間相互作用產(chǎn)生波動(dòng)效應(yīng)。

1.3 振動(dòng)變形

通常，受力都會(huì)引起振動(dòng)。零件加工也一樣，因受到切削力的作用而產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)零件的外形、精度、表面粗糙度都有一定的影響，其中徑向切削力的影響尤其大。而選用剛性好，功率大的數(shù)控機(jī)床能緩解此類變形。

1.4 刀具的角度有偏差

薄壁零件剛性差的特點(diǎn)要求刀具的主偏角要盡可能接近90度，這決定了徑向切削力和零件加工軸向的分布，這也直接影響到零件表面的粗糙度。

1.5 加工方案不當(dāng)

對(duì)于零件的加工分好幾個(gè)步驟，而不同方案肯定能影響到一定的產(chǎn)品質(zhì)量，在進(jìn)行設(shè)計(jì)薄壁零件時(shí)要綜合考慮選擇最合理最規(guī)范的操作工序。另外還要對(duì)切削后的多余材料的走向進(jìn)行綜合考慮。

2 改進(jìn)薄壁零件在數(shù)控車工加工工藝的措施

2.1 改善零件結(jié)構(gòu)工藝

加工薄壁零件的難點(diǎn)根源在于其剛性差和強(qiáng)度弱，雖然不能從根本解決這個(gè)問(wèn)題，但是我們能對(duì)具體的薄壁零件用途進(jìn)行分析，盡可能降低誤差因素。例如增加工藝筋條，在型腔內(nèi)填充石蠟或熔點(diǎn)低的合金等等。

2.2 優(yōu)化裝夾工藝

裝夾工具和夾緊力的支撐點(diǎn)選擇不當(dāng)容易引起受力變形和振動(dòng)變形，因此在進(jìn)行裝夾零件時(shí)要考慮零件裝夾的可靠度，對(duì)可能超出彈性形變的外力大小和方向進(jìn)行分析，例如零件過(guò)于輕薄就不能用三爪卡盤。

2.3 合理選擇刀具及合理使用

刀具選擇不當(dāng)主要體現(xiàn)在受切削熱產(chǎn)生的變形和切削力產(chǎn)生的受力變形，因此選擇刀具要仔細(xì)考慮到刀具的材料、幾何角度等。在使用刀具時(shí)要考慮到行刀的角度、切削量、走刀路徑、數(shù)控機(jī)床的剛度等等。

2.3.1 對(duì)刀具的選擇

分車刀和鏜刀的選擇：對(duì)于車刀，通常外圓的粗車和精車工業(yè)采用90度的較硬質(zhì)的合金，機(jī)夾刀則適用于螺紋的車刀；對(duì)于鏜刀，內(nèi)孔的鏜刀常用機(jī)夾刀。

2.3.2 對(duì)刀具的使用

刀具的行刀角度直接影響到零件精度和表面粗糙度，要根據(jù)所加工零件的具體要求，例如剛性差的需要主偏角為90度的刀具。

切削量在一定程度上決定了切削力的影響，若增大背吃刀量和進(jìn)給量，切削力也會(huì)增大，受力變形愈發(fā)明顯；若減小背吃刀又會(huì)使期表面粗糙。因此要根據(jù)實(shí)際使用情況綜合考慮，例如粗車外圓留精加工余量0.1～0.3mm。

2.4 制定最優(yōu)的數(shù)控車工加工方案

在前文中有提到很多誤差因素是不可避免的，我們只能盡可能減弱其影響，此外我們還要綜合所有參數(shù)整體考慮以制定出最優(yōu)的方案，這是保證薄壁零件數(shù)控車工加工工藝質(zhì)量的關(guān)鍵。

在生產(chǎn)之前，我們首先需要對(duì)薄壁零件的圖紙進(jìn)行分析討論、再選擇合理加工工序，刀具。接而研究工序劃分，加工位置，刀具角度和走向、余料走向等。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章較為實(shí)用的論述了影響薄壁零件數(shù)控車工加工的各因素，在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)薄壁零件數(shù)控車工加工工藝的幾點(diǎn)建議。希望能運(yùn)用到各工業(yè)領(lǐng)域的薄壁零件加工上，例如汽車制造業(yè)，航空制造業(yè)等等。減少因?yàn)橘|(zhì)量不過(guò)關(guān)而造成的浪費(fèi)，加工出精度越來(lái)越高，質(zhì)量越來(lái)越好的薄壁零件。

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作者簡(jiǎn)介：梁巖（1987-），女，黑龍江省大慶市人，工作單位：大慶油田裝備制造集團(tuán)射孔彈廠，職務(wù)：技術(shù)員，研究方向：機(jī)械制造。