以車代磨工藝在薄壁圓環(huán)零件加工中的應(yīng)用探索

胡照

摘 要：文章簡單分析了以車代磨應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，闡述了以車代磨的刀具材料以及機(jī)床條件，針對(duì)以車代磨工藝在薄壁圓環(huán)零件加工中的應(yīng)用展開了深入的研究分析，結(jié)合本次研究，發(fā)表了一些自己的建議看法，希望可以對(duì)以車代磨工藝在薄壁圓環(huán)零件加工中的應(yīng)用起到一定的參考和幫助，提高其實(shí)際應(yīng)用的有效性。

關(guān)鍵詞：以車代磨工藝；薄壁圓環(huán)零件加工；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TG51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）05-0145-02

Abstract： This paper simply analyzes the advantages of the application of turning instead of grinding， expounds the cutting tool materials and machine tool conditions of turning instead of grinding， and carries out in-depth research and analysis on the application of the technology of turning instead of grinding in the machining of thin-walled ring parts. Based on this study， some suggestions are put forward， hoping to provide some reference and help for the application of the car instead of grinding technology in the thin-walled ring parts processing， and to improve the effectiveness of its practical application.

Keywords： turning instead of grinding technology； thin-walled ring parts processing； application

在機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)加工中，薄壁圓環(huán)零件較為常見，這類零部件的加工工藝編制存在有較大的難度，尤其部分零件對(duì)于形位公差以及表面質(zhì)量等方面有著非常嚴(yán)格的要求。以往針對(duì)這些零件選擇磨床磨削加工，常見的加工方式是使用數(shù)控車床三爪卡盤將零件固定，之后進(jìn)行校正，做好外圓和內(nèi)孔的精車，在精車內(nèi)孔和外圓時(shí)，工件會(huì)受到材料內(nèi)應(yīng)力因素影響容易有變形情況出現(xiàn)，最終導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸存在有一定的偏差，無法通過返修糾正，完成之后的形位公差很難滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，只能報(bào)廢處理。以車代磨加工工藝屬于一種新的零部件加工方式，利用數(shù)控車削加工中心，與數(shù)控機(jī)夾專用刀片結(jié)合在一起完成零部件的加工，在完成加工之后，不僅可以保證零部件加工的形位公差，其表面粗糙度也能得到有效保證。本文就以車代磨工藝在薄壁圓環(huán)零件加工中的應(yīng)用展開研究分析。

1 以車代磨

1.1 以車代磨應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

以車代磨工藝在實(shí)際應(yīng)用中，有著以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：首先，以車代磨加工工藝能夠很大程度上提高加工柔性，切削刃借助幾何參數(shù)方式確定，很大程度上降低了復(fù)雜工件的加工難度；其次，切削加工存在有非常嚴(yán)重的環(huán)保方面問題，在磨削加工過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的廢液以及廢棄物，這些廢棄物處理難度非常大，一旦處理不好，將會(huì)帶來十分嚴(yán)重的環(huán)境污染，以車代磨工藝加工過程中不需要使用冷卻液，在環(huán)境保護(hù)方面意義重大；最后，以車代磨加工方式可以很大程度上縮短加工時(shí)間，不需要花費(fèi)過多的投資費(fèi)用，使單件加工成本得到有效控制，在實(shí)際應(yīng)用中有著非常好的經(jīng)濟(jì)性能。

1.2 以車代磨刀具材料

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，切削刀具領(lǐng)域發(fā)展迅猛，切削刀具在廣泛應(yīng)用中有著非常好的使用壽命。根據(jù)加工對(duì)象的不同，在進(jìn)行刀片的選擇時(shí)，包含有陶瓷刀具、TiC涂層刀具、立方氮化硼CBN刀具等。其中陶瓷刀具在淬硬鋼件方面有著非常好的加工性能，同時(shí)還能加工硬鑄鐵件。為了提高加工穩(wěn)定性，在進(jìn)行陶瓷刀具的制作時(shí)，一般會(huì)帶有負(fù)切削角度，切削過程中的切削力相對(duì)較高，在車床剛度方面的要求更高。陶瓷刀具更加適合有著較好剛性、有連續(xù)切削表面需求材料方面的加工。陶瓷刀具的成本相對(duì)較低，其切削速度一般為150m/min，被加工材料的表明粗糙度能夠控制在Ra0.4-0.7μm，每個(gè)刀刃平均可以使用10min，因?yàn)閮r(jià)格便宜，比較受歡迎。立方氮化硼CBN刀具能夠一定程度上替代陶瓷刀片，切削刃不僅鋒利，而且也不需要過大的切削力，所加工出的產(chǎn)品表面粗糙度以及精度都能得到保障，但是在價(jià)格方面，與陶瓷刀具相比，價(jià)格更加昂貴。立方氮化硼CBN刀具有著較長的使用壽命，與陶瓷刀具相同切削速度情況下，每個(gè)刀刃壽命30-50min，同時(shí)還能打磨重復(fù)使用。TiC涂層刀具在硬度HRC55以下工件方面有著非常好的應(yīng)用效果，雖然在車削方面的壽命還沒有專業(yè)的統(tǒng)計(jì)，但是在銑削加工方面，其壽命基本上能夠保持在6-8h。

1.3 以車代磨機(jī)床條件

以車代磨工藝不僅要有好的刀具材料，同時(shí)還需要有合適的機(jī)床條件，保證整個(gè)工藝順利有效展開。首先，機(jī)床要有良好的系統(tǒng)剛性，切削力會(huì)受到工件材料成分以及硬度變動(dòng)等因素的影響，在系統(tǒng)剛性不一致情況下，工件直徑尺寸與規(guī)定尺寸之間會(huì)存在有明顯的差異。另外，車床的熱學(xué)性能也十分重要，只有保證機(jī)床有足夠的熱穩(wěn)定性，工件的精度才能得到保證。最后，導(dǎo)軌系統(tǒng)必須要有足夠的精度，導(dǎo)軌在使用中嚴(yán)禁有爬行情況出現(xiàn)，要有足夠的直線性，不存在有害間隙。

1.4 以車代磨工藝方法

以車代磨加工工藝屬于一種新的零部件加工方式，利用數(shù)控車削加工中心，與數(shù)控機(jī)夾專用刀片結(jié)合在一起完成零部件的加工，其工藝方法如下：endprint

1.4.1 滾壓加工

滾壓加工借助特制滾壓工具，為零部件表面施加一定的壓力，使金屬發(fā)生塑性變形，使工件表面粗糙度有明顯的下降，增強(qiáng)工件表面性能，這種加工方式在加工過程中不會(huì)有切屑出現(xiàn)。滾壓加工有著以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：第一，可以在一次行程中降低工件表面粗糙度2-4個(gè)級(jí)別，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他加工方式；第二，滾壓加工可以將工件表面粗糙度控制在0.4μm；第三，滾壓加工之后，工件表面的抗疲勞強(qiáng)度以及耐磨性會(huì)有明顯的提高，滾壓加工還能很好的避免磨削發(fā)熱導(dǎo)致的表面燒傷等問題；第四，滾壓加工的工具相對(duì)較為簡單，制造容易，不需要復(fù)雜的操作。需要注意的是，滾壓之后的工件形狀、位置精度與前道工具之間存在有十分密切的聯(lián)系，滾筒擠壓面表面粗糙度需要控制在0.4μm以下，表面清潔無污垢。

1.4.2 砂帶磨削

砂帶磨削借助特制砂帶磨削工具，安裝于車床刀架，針對(duì)零件表面進(jìn)行磨削，使工件表面粗糙度有顯著的下降，更好的滿足磨削加工需要。砂帶磨削有著以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：（1）存在有“冷態(tài)”磨削特點(diǎn)，在磨削過程中，不會(huì)產(chǎn)生過多的磨削熱，表面散熱性優(yōu)良，能夠有效保護(hù)工件表面；（2）工件表面的硬化層深度以及殘余應(yīng)力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于砂輪磨削；（3）存在有一定的柔軟性，能夠滿足各種復(fù)雜曲面磨削加工需要，有非常好的拋光作用；（4）磨削比高；（5）設(shè)備簡單，操作安全性高，不需要過高的制造成本；（6）在完成工件的定位之后，能夠多次進(jìn)行砂帶更換完成全部加工。

2 以車代磨工藝在薄壁圓環(huán)零件加工中的應(yīng)用

2.1 薄壁圓環(huán)零件

機(jī)械制造過程中經(jīng)常會(huì)碰到薄壁圓環(huán)零件，這類零件壁厚不足1cm，對(duì)于尺寸精度以及表面質(zhì)量有著非常高的要求，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很多工件剛性差，裝夾難度大，容易使零件表面受到損傷，制造難度大，很難保證一次制造合格。即便使用數(shù)控車床等設(shè)備，也容易導(dǎo)致產(chǎn)品總成變形，最終降低零件精度。

當(dāng)前國內(nèi)在進(jìn)行薄壁圓環(huán)零件的加工時(shí)，常見的加工方式是使用數(shù)控車床三爪卡盤將零件固定，之后進(jìn)行校正，做好外圓和內(nèi)孔的精車，在精車內(nèi)孔和外圓時(shí)，工件會(huì)受到材料內(nèi)應(yīng)力因素影響容易有變形情況出現(xiàn)，最終導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸存在有一定的偏差，無法通過返修糾正，只能報(bào)廢處理。另外，在完成內(nèi)孔以及外圓的加工之后，還需要進(jìn)行側(cè)孔以及斜槽等部位的加工，這時(shí)產(chǎn)品外形已經(jīng)完成加工，外圓不能受到過大外力，無法使用軟爪校正，非常容易有變形情況出現(xiàn)。因此，這種加工方法對(duì)加工者的專業(yè)性有非常高的要求，成品率低，產(chǎn)品質(zhì)量很難得到保證。

2.2 應(yīng)用實(shí)例

以鎖緊盤為例，最薄壁厚僅為5mm，寬度170mm，直徑420mm，使用磨床加工存在有非常大的難度。因?yàn)橛袃蓚€(gè)錐度不同錐面，很大程度上增加了機(jī)床調(diào)整難度，錐面在內(nèi)孔的同軸度方面有著非常嚴(yán)格的要求。在經(jīng)過多次試加工之后，無法獲得理想的加工精度。

應(yīng)用以車代磨工藝，在數(shù)控車削中心加工，借助液壓卡盤柔性夾控制環(huán)面變形量，使錐面在內(nèi)孔方面的同軸度得到保證。借助數(shù)字程序控制使加工錐度精度得到保證，表面質(zhì)量選擇表面粗糙度以及機(jī)夾刀片來控制。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中，能夠進(jìn)一步優(yōu)化薄壁圓環(huán)零件加工工藝，不僅保證了加工精度，還能很大程度上提高產(chǎn)品外觀質(zhì)量。當(dāng)前在鎖緊盤加工中已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用，取得了理想的加工效果。同時(shí)還能很大程度上提高刀具使用壽命，降低加工成本。

3 結(jié)束語

薄壁圓環(huán)零件使用范圍十分廣泛，不僅應(yīng)用在通用機(jī)械方面，特種機(jī)械也需要使用到薄壁圓環(huán)零件，這類零件在尺寸精度、形狀精度以及表面質(zhì)量方面有著非常高的要求，壁厚相對(duì)較薄，實(shí)際加工難度大，很難保證產(chǎn)品的一次合格率，最終導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)效率受到嚴(yán)重影響。以車代磨加工工藝屬于一種新的加工方式，應(yīng)用在薄壁圓環(huán)零件的加工中，能夠提高加工柔性，縮短加工周期，加工精度得到有效保證，更好的滿足薄壁圓環(huán)零件加工需要，借助以車代磨加工工藝進(jìn)行薄壁圓環(huán)零件的加工，能夠很大程度上促進(jìn)我國機(jī)械加工制造行業(yè)的發(fā)展。

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