薄壁軸套零件的車(chē)削加工

林 玲

（成都工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川成都 611743）

0 引言

易變形零件是較為常見(jiàn)的加工零件。大部分易變形零件外型并不復(fù)雜，但由于其自身要求精度高，在實(shí)際操作時(shí)會(huì)受到刀具、機(jī)床夾具、切削熱、切削力、材料應(yīng)力等影響，零件的加工可能發(fā)生變形，在實(shí)際加工中不易操控，需要注意的細(xì)節(jié)較多。

薄壁零件有緊湊型、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕的特點(diǎn)，目前被廣泛應(yīng)用于我國(guó)各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。因此，對(duì)薄壁類(lèi)零件的車(chē)削加工工藝及工裝設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，對(duì)于改進(jìn)其加工方法和加工精度有重要意義。

1 薄壁軸套零件的車(chē)削加工

與普通機(jī)床相比，由于數(shù)控機(jī)床能夠進(jìn)行自動(dòng)化加工，其工作效率明顯提高。因此，為了充分發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床工作效率高的特點(diǎn)，就必須熟練掌握數(shù)控機(jī)床的操作方法、工作特點(diǎn)和設(shè)備的性能，同時(shí)還需確保頂加工的方案，才能進(jìn)行數(shù)控機(jī)床運(yùn)行程序的編輯，確保數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行。

由于軸套類(lèi)零件是用于支撐轉(zhuǎn)抽以及軸上零件的導(dǎo)向，軸套類(lèi)零件的表面是外圓和內(nèi)孔，主要是為了滿(mǎn)足外圓以及內(nèi)孔的圓度和尺寸的需求。同時(shí)要需要滿(mǎn)足內(nèi)外圓之間同軸的需求。另外，由于薄壁類(lèi)零件的壁厚較薄，并且剛性較弱，因此，在薄壁類(lèi)零件加工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制切削的熱度、力度、加緊力等，避免薄壁類(lèi)零件加工發(fā)生變形，影響零件加工質(zhì)量。

2 薄壁零件的變形原因

（1）外力。由于零件薄壁薄，剛性較低，導(dǎo)致早夾緊力的作用下，容易產(chǎn)生變形，俗稱(chēng)“馬蹄形”，從而影響零件加工的形狀精度和尺寸精度，很難保證零件加工的質(zhì)量。

（2）振動(dòng)。在徑向切削的作用下，零件的加工容易發(fā)生振動(dòng)，從而影響零件加工的位置精度、形狀和尺寸以及零件表面的粗糙度。

（3）測(cè)量力度。測(cè)量力度大也會(huì)變形，薄壁銅鋁件就該特別注意。該零件為高溫合金不用考慮測(cè)量力度的問(wèn)題，測(cè)量力度小不易測(cè)出真實(shí)值。因此，進(jìn)行零件加工前，需要找好準(zhǔn)確的位置，才能進(jìn)行測(cè)量，尤其是大批量生產(chǎn)的零件，需要對(duì)檢測(cè)、裝夾進(jìn)行嚴(yán)格控制。

3 防止和減少薄壁零件工件變形的方法

（1）工件加工分為精車(chē)、粗車(chē)。精車(chē)時(shí)，為了有效控制由裝夾帶來(lái)的變形，可以減少夾緊力度，還能消除粗車(chē)切削力的零件加工變形；而粗車(chē)時(shí)，由于切削力度較大，可以加大夾緊力度。

（2）采用特制的軟卡爪和套筒，增大加裝夾的接觸面積，使夾緊力均勻地分布在裝夾面，降低夾緊力對(duì)零件的影響。

（3）加工薄壁工件時(shí)，應(yīng)盡量使用軸向夾緊夾具車(chē)。由于夾緊力沿工件軸向部分，而工件的軸向剛度較大，因此工件應(yīng)靠軸向夾緊套提高接觸的摩擦力，從而降低加工變形。

（4）為了降低因工件加工產(chǎn)生發(fā)熱變形，宜采取澆注切削液的方式，降低工件加工時(shí)的溫度。

4 提高薄壁零件的加工精度方法

圖1為某發(fā)動(dòng)機(jī)上的襯套類(lèi)零件，為薄壁零件，加工材料為AMS4117，技術(shù)要求：①尖邊倒棱C0.1；②未注倒角按0.3×45執(zhí)行；③不允許零件表面有劃傷、碰傷、壓傷等；④不允許零件表面有凸出物。該零件對(duì)尺寸精度和位置精度要求非常嚴(yán)格，加工難度較大，合格率也受到了影響。為了解決這一難題，從程序編制、刀具幾何參數(shù)、工件夾裝等方面進(jìn)行論證。

4.1 加工難點(diǎn)分析

圖1所示的零件，從加工要求及材料來(lái)看，此零件的加工難點(diǎn)主要是薄壁零件，材料T2（紫銅）硬度低，而且批量較大，既要保證工件加工時(shí)的定位精度，又要考慮裝夾可靠。常用的裝夾方法為普通三爪卡盤(pán)夾持外圓或撐內(nèi)孔，由于該零件較薄，受力較大，剛性不足，容易引起工件圓跳動(dòng)，因此要充分考慮裝夾的定位問(wèn)題。

圖1 薄壁襯套的加工尺寸

4.2 制定加工方案

該零件的直徑較大，而且薄壁較薄、剛性較差，采用常規(guī)的裝夾方法及切削加工，工件容易出現(xiàn)嚴(yán)重變形，很難滿(mǎn)足零件的技術(shù)要求。采用粗精加工分序加工零件，所有內(nèi)外圓各留2 mm余量，大端面Z向厚度留1 mm（圖2）。為了減少加工變形及便于裝夾，增加零件夾持部位長(zhǎng)度，防止夾持過(guò)程中的應(yīng)力傳遞。

圖2 粗加工尺寸

4.3 工件的裝夾

（1）精加工零件內(nèi)孔時(shí)采用專(zhuān)用夾具裝夾（圖3）。在裝夾過(guò)程中，夾具對(duì)工件的包容面積使得加劇的斷面均勻分而在工件的表面。在進(jìn)行夾具端面的軸向定位時(shí)，應(yīng)盡量將軟爪的內(nèi)孔與端面的加工在一次裝夾中完成，確保內(nèi)孔與夾具端面保持垂直，以提高定位的精準(zhǔn)度，減少受力不均導(dǎo)致的工件變形。

圖3 加工零件內(nèi)孔采用專(zhuān)用夾具裝夾

（2）精加工零件外圓時(shí)可采用如圖4所示的裝夾方式。底面與芯軸面相貼，工件與芯棒相配合，利用壓板與零件端面相貼，螺母旋緊防止零件晃動(dòng)，從而加工零件外圓，保證零件壁厚尺寸。

圖4 加工零件外圓的裝夾方式

4.4 刀具的選用與進(jìn)給

在刀具切削時(shí)，應(yīng)合理選擇幾何參數(shù)，刀具切削的前角越大，發(fā)生切削變形現(xiàn)象越少，切削力越小、刀具切削越平穩(wěn)。通常要增大主偏角的角度，從而減小徑向切削力，降低刀具切削產(chǎn)生振動(dòng)。此外，后角的角度不宜過(guò)大，以確保刀具剛性，但過(guò)小會(huì)造成后刀面與工件摩擦增大，引起振動(dòng)。還要合理控制刀尖圓弧的半徑。因?yàn)閳A弧半徑越大，切削力不斷增大，越易產(chǎn)生振動(dòng)。但刀尖圓弧的圓角過(guò)小，也會(huì)影響刀尖的強(qiáng)度和表面的粗糙度。

針對(duì)此零件，需使用內(nèi)孔精車(chē)刀、端面精車(chē)刀、外圓精車(chē)刀，必須確保刀磨的風(fēng)力，從而確保刀具切削刃的平直和光潔，3把刀的刀尖圓弧應(yīng)設(shè)置在R=0.2 mm，切斷刀的刃寬應(yīng)控制在2 mm內(nèi)，刀具材料選為YT15，這樣容易磨出鋒利的刃口，保證刃口足夠的強(qiáng)度和韌性。內(nèi)、外圓車(chē)刀為普通機(jī)夾刀具，主偏角為93°，刀尖角35°是考慮接觸面積小，刀尖切削零件時(shí)減小徑向力，切斷刀和麻花鉆必須修磨鋒利，有利于排削及零件表面質(zhì)量。斷削槽必須和主切削刃與刃傾角保持平行，以確保切屑卷起能順利排出。

5 合理選擇切削用量

通過(guò)研究現(xiàn)實(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速越快，刀具切削時(shí)越容易發(fā)生振動(dòng)，但主軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，不易發(fā)生刀具切削的振動(dòng)，反而無(wú)法保證零件加工的質(zhì)量。因此，需要合理的選擇切削的用量。

6 加工效果

雖然薄壁零件在加工中的變形是不可避免的，但通過(guò)正確的加工方法可以有效控制薄壁零件的變形范圍，是操作者必須掌握的技能。通過(guò)對(duì)零件的檢測(cè)，圓度、跳動(dòng)均在0.01 mm以?xún)?nèi)，垂直度在0.02 mm以?xún)?nèi)，雖有輕微變形，但均能達(dá)到圖紙要求。實(shí)踐證明，用此方法加工比較合理。

[1]高改芬，何占如.提高薄壁零件的加工精度的方法[J].中國(guó)科技信息，2009（1）：131-132.

[2]劉文龍.如何提高薄壁零件的加工精度[J].智能制造，2005（11）：92-93.

[3]沈建峰，朱勤慧.數(shù)控車(chē)床技能鑒定[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.