薄壁類零件的數控加工

趙汝錫

摘要：薄壁類零件在當今航空、汽車等行業(yè)的應用越來越廣泛，薄壁類零件的內、外直徑差非常小，夾具裝夾比較困難，極易產生變形，加工難度比較大，本課題通過實例講解薄壁類零件的數控加工及減少薄壁類零件變形的措施。

關鍵字：薄壁類零件 數控加工

【分類號】TG659

隨著我國大力發(fā)展裝備制造業(yè)， 數控加工越來越成為機械工業(yè)等各行業(yè)的首選。其中薄壁類零件應用廣泛，它具有重量輕，節(jié)約材料，結構緊湊等特點。但薄壁零件的加工是車削中比較棘手的問題。

一、薄壁類零件的加工特點

薄壁類零件的內、外直徑差非常小，由于夾緊力、切削力、切削熱、內應力等諸多因素的影響，加工難度比較大。

1、薄壁類零件承受不了較大的徑向夾緊力，用通用夾具裝夾比較困難。

2、薄壁類零件剛性差，在夾緊力的作用下極易產生變形，常態(tài)下工件的彈性復原能力會影響工件的尺寸精度和形狀精度。

3、工件的徑向尺寸受切削熱的影響大，熱膨脹變形的規(guī)律難以掌握，因而工件尺寸精度不易控制。

4、由于切削力的影響，容易產生變形和振動，工件的精度和表面粗糙度不易保證。

5、由于薄壁類零件剛性差，不能采用較大的切削用量，因而生產效率低。

二、薄壁類零件的編程注意事項

1、增加切削次數。對于薄壁類零件至少要安排粗車、半精車和精車，甚至多道工序。在半精車工序中修正因粗車引起的工件變形，如果還不能消除工件變形，要根據具體變形情況適當再增加切削工序。

2、工序分析。薄壁類零件應按粗、精加工劃分工序，以降低粗加工對變形的影響。對于需要內、外表面均要加工的情況，應首先全部完成內、外表面的粗加工，然后再進行全部表面的半精加工，最后完成所有的精加工。這樣雖然增加了走刀路線，降低了加工效率，但保證了加工精度。

3、加工順序安排。薄壁類零件的加工要經過內、外表面的粗加工、半精加工和精加工等多道工序，工序間的順序安排對工件變形量的影響較大，一般應作如下考慮：

（1）粗加工優(yōu)先考慮去除余量較大的部位。如果工件外圓和內孔需切除的余量相同，則首先進行內孔的粗加工，因為先去除外表面余量時工件剛性降低較大，而在內孔加工時，排屑較困難，使切削熱和切削力增加，兩方面的因素會使工件變形擴大。

（2）精加工時優(yōu)先加工精度等級低的表面。因為雖然精加工切削余量小，但也會引起被切工件的微小變形。然后再加工精度等級高的表面，精加工可以再次修正被切工件的微小變形量。

三、減少薄壁類零件變形的一般措施

1、合理確定夾緊力的大小、方向和作用點

（1）粗、精加工采用不同的夾緊力。 正確選擇夾緊力的作用點，使夾緊力作用于夾具支承點的對應部位或剛性較好的部位。

（2）改變夾緊力的作用方向，變徑向夾緊為軸向夾緊。因為薄壁類零件軸向承載能力比徑向大。

（3）增大夾緊力的作用面積，將工件小面積上的局部受力變?yōu)榇竺娣e上的均勻受力，可大大減少工件的夾緊變形。

2、盡量減少切削力和切削熱

（1）切削用量中對切削力影響最大的是背吃刀量，對切削熱影響最大的是切削速度。因此車削薄壁類零件時應減小背吃刀量和降低切削速度，以減少切削力和切削熱，同時應適當增大進給量。

（2）充分澆注切削液。澆注切削液可以迅速降低切削溫度，并減小摩擦系數，減小切削力。

3、使用輔助支承。使用輔助支承可提高工件的安裝剛性，減少工件的夾緊變形。如用支撐塊對準卡爪位置，支承于工件內壁，用來承受夾緊力。

4、增加工藝筋。有些薄壁類零件可在裝夾部位鑄出工藝加強筋，以減少夾緊變形。

四、薄壁類零件的編程加工

本課題要求編程并加工如圖1-2薄壁零件，工件材料為HT200，毛坯為鑄造件，毛坯長度56mm。

1、工藝分析與工藝設計

（1）圖樣分析

圖1-2所示零件為薄壁零件，剛性較差，零件的尺寸精度和表面粗糙度要求都較高。 該零件表面由內外圓柱面組成，其中有的尺寸有較嚴格的精度要求，因其公差方向不同，故編程時取中間值，即取其平均尺寸偏差。

（2）加工工藝路線設計

確定加工順序，加工順序由粗到精，留余量0.5mm。

①三爪卡盤夾持外圓小頭，粗車內孔、大端面。

②夾持內孔、粗車外圓及小端面。

③扇形軟卡爪裝夾外圓小頭，精車內孔、大端面。

④以內孔和大端面定位，心軸夾緊，精車外圓。

（3）確定工件原點

①粗、精車內孔、大端面，以工件左端面中心線交點為工件原點。

②粗、精車外圓、小端面，以工件右端面中心線交點為工件原點。

（4）刀具選擇

①T01：端面車刀 ②T02：內孔車刀

2、程序編制

（1）粗車內孔及大端面

參考文獻：

【1】 朱勇.數控機床編程與加工.北京：中國人事出版社，2011

【2】 關雄飛.數控加工工藝與編程. 北京：機械工業(yè)出版社，2011

【3】 君文，鄧廣敏.數控技術.天津大學出版社，2002

【4】 張亞力.數控車床編程與零件加工.北京：化學工業(yè)出版社，2011