淺談薄壁零件的數(shù)控車削加工

張景霞++陳文殊

摘 要：薄壁零件剛性差、強度弱，在加工過程中極易產(chǎn)生變形，容易產(chǎn)生尺寸、形狀、位置誤差，很難保證精度要求，但是由于薄壁零件自身的優(yōu)點，應用又非常廣泛，所以如何提高薄壁零件的加工精度，保證零件的加工質量一直困擾著我們，為了解決這個難題，通過實踐摸索，找到了一套比較成熟的加工方法。該文結合工件實例分析了薄壁零件的加工特點、加工難點，優(yōu)化了加工方案和加工路線，完善了輔助夾具設計，對加工方法、裝夾方法、刀具參數(shù)、切削參數(shù)的設定均有詳細規(guī)定，提出了減少和防止加工變形的方法以及數(shù)控車削薄壁零件的編程技巧，克服了此類零件的加工工藝問題。

關鍵詞：薄壁零件 變形 數(shù)控加工

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0094-02

在實際生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到加工各種不同類型的薄壁零件，因為它具有結構小、質量輕、材料省、結構緊湊等優(yōu)點，所以應用在各行各業(yè)，特別是在航空航天業(yè)應用更加廣泛。薄壁件加工時由于振動、夾緊力、切削熱、內(nèi)應力、車削力對變形的影響，使工件產(chǎn)生大幅度的形狀變形，導致零件尺寸精度、形狀精度和位置精度超差，表面粗糙度難以保證，提高薄壁件的加工精度，保證零件的質量要求，一直是業(yè)內(nèi)人士關心的話題，也是亟待解決的問題。

1 零件結構分析

（1）從零件圖1分析，該零件由圓柱面、逆圓弧、順圓弧、內(nèi)螺紋等組成，材料為45號鋼，毛坯為內(nèi)輪廓基本相似的鑄件Φ85 mm×50 mm。

（2）該零件是薄壁件，壁厚只有2 mm，而且精度要求高。

（3）薄壁件在加工過程中達不到精度要求的關鍵原因是變形問題。薄壁件的變形主要有以下幾種：夾緊變形、振動變形、熱變形、測量變形。引起工件變形的主要原因有：夾緊力、切削力、切削熱、內(nèi)應力等。為了達到零件圖要求，應從夾具設計、刀具參數(shù)、切削用量、編程方法等方面綜合考慮，經(jīng)過多次實踐，找出了解決該問題行之有效的工藝方案。

2 工藝方案設計

2.1 操作步驟

（1）夾緊毛坯左端，伸出卡盤長度20 mm，加工右端面。

（2）粗、精加工外輪廓至Φ80 mm×13.3 mm。

（3）用Φ26鉆頭鉆通孔。

（4）粗、精加工零件內(nèi)輪廓。

（5）利用G76、G92混合編程進行螺紋加工。

（6）掉頭，控制總長至尺寸。

（7）粗、精加工零件外輪廓。

（8）檢查工件，完成零件加工。

2.2 減少和防止薄壁件加工變形的方法

（1）夾具選擇。由于薄壁零件壁薄、強度弱，普通的三爪卡盤受力點少，接觸面積小，如果在卡盤上夾緊時用力過大，就會使薄壁零件產(chǎn)生變形，造成零件誤差，因此我們采用開縫套筒或者扇形軟卡爪。這樣使接觸面增大，讓夾緊力均布在工件上，從而在一定程度上改善工件被夾緊時產(chǎn)生的變形。為滿足裝夾要求設計出一套適合該零件的專用夾具，如圖2、圖3、圖4所示。

（2）工件分粗、精車階段。粗車時，由于切削余量較大，夾緊力稍大些，變形也相應大些；精車時，夾緊力可稍小些，變形也相應小些，另外精車前可以時效處理，消除粗車時因切削力過大而產(chǎn)生的變形。

（3）合理選用刀具的幾何參數(shù)。精車薄壁工件時，適當增大前角、主偏角、刃傾角，減少刀尖圓弧半徑，并使刀具保持刃口鋒利，切削輕快，排削順暢刀柄的剛度要求高，盡量減少切削力和切削熱。車刀的修光刃不易過長（一般取0.2～0.3 mm）。

（4）充分澆注切削液。切削液有潤滑、冷卻、清洗和防銹作用，根據(jù)不同的加工要求，需要選擇合適類型的切削液，通過充分澆注切削液，降低切削溫度，減少工件熱變形。

2.3 切削用量

（1）車削工件右端面，主軸轉速：300～400 r/min，進給速度：F0.1～0.15 mm/r。

（2）麻花鉆，主軸轉速：400～500 r/min，切削深度：通孔。

（3）粗車內(nèi)輪廓，主軸轉速：500～600 r/min，進給速度：F0.15～0.2 mm/r，切削深度：1 mm。

（4）精車內(nèi)輪廓，主軸轉速：800～900 r/min，進給速度：F0.1～0.15 mm/r，切削深度：0.5 mm。

（5）車削內(nèi)螺紋，主軸轉速：450～550 r/min。

（6）粗車外輪廓，主軸轉速：600～800 r/min，進給速度：F0.25～0.3 mm/r，切削深度：1.5 mm。

（7）精車外輪廓，主軸轉速：1 000～1 200 r/min，進給速度：F0.1～0.15 mm/r，切削深度：0.5 mm。

2.4 編寫加工程序

（1）采用的數(shù)控機床：CAK6150P；數(shù)控系統(tǒng)：FANCU0i。

（2）車削右端面、粗、精加工圓柱面Φ80 mm×13.3 mm，

程序簡單，用G00、G01指令就可以完成。

（3）粗加工零件內(nèi)輪廓，由于是采用內(nèi)輪廓基本相似的鑄件，所以采用固定循環(huán)指令G73；G73也稱為仿形加工，特別適合加工鑄件或鍛件毛坯，G73用于內(nèi)孔加工編程，應注意起刀點直徑應小于Φ28，如采用X、Z軸雙向進刀，應注意進、退刀要有足夠的空間。

（4）粗加工零件外輪廓，采用外徑粗車循環(huán)指令G71，編程時注意起刀點直徑應大于Φ85。

（5）用G71、G73指令編程時，在精加工程序中首段只能單方向進刀。

（6）粗加工零件內(nèi)、外輪廓后時效處理，精加工零件內(nèi)、外輪廓均用G70指令。

（7）內(nèi)螺紋厚度只有2 mm，加工很容易發(fā)生變形，不容易保證尺寸要求，所以采用G76、G92混合編程進行螺紋加工，G76斜進刀有利于排削，G92直進刀有利于保證精度，以此避免螺紋變形，保證零件的精度。

2.5 加工時嚴格遵守安全操作規(guī)程

（1）穿好工作服，女工戴好工作帽；（2）在工作中禁止戴手套；（3）合理選擇進給量，刀具刃磨角度使鐵削呈團狀，防止鐵削傷人；（4）禁止運轉時清除鐵削；（5）禁止運轉時接觸工件；（6）工件要裝夾牢固，以防在主軸旋轉時松動飛出傷人或車削加工時扎刀；（7）機床主軸啟動，開始切削前應關好防護門，正常運行時禁止按“急停”按鈕，加工中嚴禁開啟防護門。如遇緊急情況應按紅色“急?！卑粹o，及時報告維修人員，修正后經(jīng)全面檢查方可再進行加工。

3 結語

綜上所述，在數(shù)控車加工過程中，經(jīng)常碰到一些薄壁零件的加工。該文詳細分析了薄壁零件加工的特點、防止變形的工藝方法、車刀幾何角度及切削參數(shù)的選擇，結合實踐中的實例設計出預防薄壁件車削變形的加工方案。

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