軸套類薄壁零件的車削加工技巧

夏新禹+李建華+張鵬+張海枝

摘 要：航空發(fā)動(dòng)機(jī)中有很多薄壁零件，薄壁零件剛性差，強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增加，不易保證零件的加工質(zhì)量，薄壁零件的加工是機(jī)械加工中的難點(diǎn)之一。

關(guān)鍵詞：薄壁零件；車削；加工技巧

中圖分類號(hào)：TG51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

航空產(chǎn)品生產(chǎn)中，經(jīng)常存在著一些剛性差，精度高的薄壁零件，其中多數(shù)為產(chǎn)品的關(guān)鍵零件，而且由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的特殊性，在航空零件的選材上更偏向于鈦合金、高溫合金等難加工材料，這就為加工薄壁零件帶來了更大的難度。在環(huán)形件中，一般認(rèn)為零件壁厚與內(nèi)徑曲率半徑之比小于1∶20時(shí)，稱作薄壁零件。薄壁零件是較難加工的零件，這類零件的壁厚與它的徑向、軸向尺寸相比較，相差懸殊，一般為幾十倍甚至上百倍，所以這類零件的剛性較弱，給車削加工帶來較大的困難。

薄壁零件的種類很多，在車削加工中經(jīng)常碰到的薄壁零件有3種類型。

1.軸套薄壁件

這類零件內(nèi)、外圓的直徑差很小，軸向尺寸大于徑向尺寸；一般對(duì)孔的圓度、圓柱度、各圓柱表面的同軸度、孔軸線的直線度等都有嚴(yán)格的要求，如圖1所示。

2.環(huán)類薄壁件

這類零件內(nèi)、外圓的直徑差很小，徑向尺寸大于軸向尺寸，端面面積??；一般與套類薄壁件的要求基本相同，但有時(shí)有一個(gè)或者兩個(gè)端面對(duì)孔軸線的垂直度有嚴(yán)格的要求，如圖2所示。

3.盤類薄壁件

這類零件大都呈薄殼形狀，內(nèi)、外圓直徑相差很小，軸向尺寸也很小，徑向尺寸大于軸向尺寸，一般都有較大的端面面積，這類薄壁件除了對(duì)圓柱面的圓度和同軸度有要求外，一般對(duì)端面的平面度和端面對(duì)孔軸線的垂直度有嚴(yán)格的要求，如圖3所示。

下面就重點(diǎn)介紹一種薄壁零件中的軸套薄壁件的加工方法，它的材料為0Cr17Ni，屬于不銹鋼材料，內(nèi)孔與外圓尺寸公差要求精，薄厚為2mm，零件長(zhǎng)度為349mm，零件尺寸如圖4所示。

在加工此零件時(shí)，必須考慮的是避免零件在加工過程中產(chǎn)生震紋，裝夾變形以及在加工中的熱變形，針對(duì)這個(gè)零件的尺寸要求，加工難點(diǎn)，需要采用非傳統(tǒng)的車加工方法。此零件的毛料為直徑φ120，長(zhǎng)度400mm的棒料，先進(jìn)行粗車工序，將零件外徑進(jìn)行粗加工，去除2mm余量，并進(jìn)行鉆孔和鏜孔講內(nèi)孔加工到φ50，然后進(jìn)行熱處理。接下來進(jìn)行半精車工序，將外徑加工到φ117左右，并且保證零件要在380mm的長(zhǎng)度上不能有接刀痕，因?yàn)榱慵鈭A為定位基準(zhǔn)，需要保證基準(zhǔn)的較高精度。最后進(jìn)行最重要也是難度最大的精車工序，首先用三爪卡盤夾緊外圓的一端，找正外徑至φ0.02以內(nèi)，另一端架中心架，加工內(nèi)孔至φ90+0.05，將內(nèi)孔加工到整個(gè)長(zhǎng)度的一半，由于零件材料為0Cr17Ni，在切削零件時(shí)產(chǎn)生的較大的彈性變形和塑性變形，使切削的溫度升高而產(chǎn)生熱變形，因此需要合理調(diào)整切削用量，從而達(dá)到減少零件變形的目的，由于普通機(jī)床刀架限制，只能裝夾φ30的刀桿，將刀桿伸出205mm，這是最大極限，進(jìn)刀深度經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)為直徑方向3mm，機(jī)床轉(zhuǎn)速為160r/s，在加工內(nèi)孔時(shí)對(duì)刀具要求還是比較多的，需要計(jì)算好刀具磨損程度，加工到內(nèi)孔最終尺寸時(shí)最好不用新修磨出的刀具，如果要用新修磨的刀具時(shí)，必須增加修光刃，以增加零件內(nèi)孔表面光潔度，并在修光刃上磨一條寬度為0.15mm～0.20mm后角為零度的刃帶，它不僅能加強(qiáng)修光刃還具有支撐導(dǎo)向及消振的作用，以提高工件表面質(zhì)量作用，在裝夾刃具時(shí)刀尖一定要略低于工件軸線，在加工內(nèi)孔時(shí)充分加注冷卻液以帶走切削熱，并及時(shí)清除鐵屑。在中心架處及時(shí)加注潤(rùn)滑油，以防止中心架緊抱住工件外徑，對(duì)零件外圓造成損傷。接下來在零件一端加工好后加工另一端，在裝夾內(nèi)孔加工好的那一面時(shí)，為了防止內(nèi)孔被夾變形，內(nèi)孔需要放入工藝堵，工藝堵與內(nèi)孔有0.01～0.02的間隙，重復(fù)上面的加工過程，將整個(gè)內(nèi)孔加工完成。最后進(jìn)行外圓的加工，將內(nèi)孔填充滿棉線布或棉花并壓實(shí)，用手壓實(shí)就可以了，向內(nèi)孔中加注水或冷卻液直到加滿為止，另一端也采用一個(gè)工藝堵，然后采用一夾一頂?shù)募庸し椒ㄕ艺鈴?，?5°外圓車刀進(jìn)行車削外圓，在此工序中雖然因裝夾定位較好，不易產(chǎn)生震紋，但進(jìn)刀量也不易過大，吃刀量過大容易產(chǎn)生塑性變形，至于在內(nèi)孔加水是由于棉布或棉花等棉纖維遇水會(huì)膨脹，這樣就與零件內(nèi)孔接觸的更完美，使薄壁筒變成為實(shí)心棒料，所以在加工外徑時(shí)不容易產(chǎn)生震紋，切削產(chǎn)生的切削熱也能及時(shí)傳導(dǎo)出去，通過采用上述多種加工方式，成功的完成了此薄壁件的加工。

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