薄壁零件數(shù)控車工的加工工藝分析

趙雅啟

摘 要：在如今社會(huì)中，薄壁零件在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)中占有重要地位。主要原因是薄壁零件與其他類型零件相比具有成本低、重量輕、密度高等優(yōu)點(diǎn)，已成為我國(guó)各行各業(yè)急需的一種工業(yè)產(chǎn)品。但薄壁件自身強(qiáng)度低的特點(diǎn)，使其在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在各種變形和質(zhì)量問(wèn)題。所以，只有通過(guò)對(duì)薄壁零件數(shù)控車削工藝的分析，并采取切實(shí)可行的措施合理改進(jìn)工藝，才能降低生產(chǎn)中出現(xiàn)變形和質(zhì)量問(wèn)題的可能性，進(jìn)一步提高薄壁零件的生產(chǎn)效率。本文對(duì)薄壁零件的數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行了深刻的分析。

關(guān)鍵詞：薄壁零件；數(shù)控車工；加工工藝；分析

引言：薄壁零件因其節(jié)省材料、質(zhì)量輕、利于工業(yè)機(jī)械的發(fā)展和升級(jí)，而薄壁零件數(shù)控車床加工技術(shù)是現(xiàn)代零件加工技術(shù)的最高代表之一。但由于薄壁零件的數(shù)控車削工藝不完善，薄壁零件的質(zhì)量難以保證。因此，為了滿足工業(yè)發(fā)展的需要，有必要對(duì)薄壁零件的數(shù)控車削工藝進(jìn)行研究，以提高薄壁零件的加工水平。

1薄壁零件概述

薄壁件即采用當(dāng)今先進(jìn)的數(shù)控車床加工技術(shù)來(lái)降低零件的壁厚，以節(jié)省材料和成本，降低零件質(zhì)量，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)工業(yè)發(fā)展。薄壁零件由于其自身的優(yōu)勢(shì)，對(duì)航空工業(yè)和軍工工業(yè)的發(fā)展有著很大的影響。也因?yàn)楸”诹慵膬?yōu)點(diǎn)，零件的制造過(guò)程精度有很高的要求，數(shù)控車床加工過(guò)程中仍不完美在當(dāng)前階段，其處理工程，很難保證零件的質(zhì)量，造成材料的浪費(fèi)和成本的增加。影響薄壁零件質(zhì)量的主要原因是薄壁零件厚度較薄，薄壁零件容易變形。因此，為了保證薄壁零件的質(zhì)量，發(fā)揮薄壁零件應(yīng)有的作用，有必要對(duì)薄壁零件的數(shù)控車削工藝進(jìn)行研究。

2簡(jiǎn)析薄壁零件數(shù)控車工加工工藝的特征

通常，我們使用薄壁零件，是由兩部分組成的，一部分是網(wǎng)頁(yè)，另一部分是側(cè)壁，雖然薄壁零件在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域有更廣泛的應(yīng)用，但由于其剛性和強(qiáng)度低，加工難度大。另外，通過(guò)對(duì)薄壁零件數(shù)控車削工藝特點(diǎn)的分析，可以將薄壁零件數(shù)控車削工藝特點(diǎn)整理為四點(diǎn)。

（1）薄壁零件規(guī)格不同，導(dǎo)致加工時(shí)剛性降低，切削振動(dòng)降低，使零件的生產(chǎn)質(zhì)量無(wú)法滿足生產(chǎn)要求和標(biāo)準(zhǔn)。

（2）薄壁零件在中國(guó)航空工業(yè)中被廣泛使用，但由于其高要求的使用部分，如必須有高的抗腐蝕性、光和耐高溫，所以在處理材料的選擇，應(yīng)該用小密度、耐腐蝕、價(jià)格低廉和容易形成鋁合金是顯性的。

（3）薄壁零件的尺寸比較大，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，在加工過(guò)程中很容易產(chǎn)生變形問(wèn)題，因此“變形修正”成為加工工藝中最重要的部分。

（4）在加工中除了要有更高的“協(xié)調(diào)精度”外，還要有更嚴(yán)格的“尺寸精度”。[4]

3影響薄壁零件數(shù)控車工加工工藝的因素

3.1力因素

影響薄壁零件數(shù)控車床加工過(guò)程的主要因素是力因素。薄壁件由于壁厚小，使用的材料又輕又薄，所以在薄壁件的制造和加工中，一旦受到外力的影響，薄壁件就會(huì)變形，造成薄壁件的缺陷，甚至無(wú)法使用。例如薄壁件在制造薄壁件的過(guò)程中經(jīng)常夾緊固定件，但是由于薄壁件的強(qiáng)度小，容易變形，一旦薄壁件的夾緊力超過(guò)其承載范圍，就會(huì)引起薄壁件的變形。

3.2受熱變形

數(shù)控機(jī)床在全年高負(fù)荷工作強(qiáng)度下的加熱過(guò)程中，薄壁零件在切割時(shí)或多或少會(huì)發(fā)生變形，導(dǎo)致加工精度下降，零件質(zhì)量不合格。換句話說(shuō)，這種類型的誤差是不可避免的，因?yàn)閿?shù)控車床運(yùn)行光潔度、半光潔度或粗加工程序不可避免地會(huì)產(chǎn)生切削熱，零件，尤其是薄壁零件，不可避免地會(huì)因加熱而變形。冷卻劑切削潤(rùn)滑劑能暫時(shí)稍微降低這種影響。

3.3振動(dòng)變形

一般來(lái)說(shuō)，力會(huì)引起振動(dòng)。切削力引起的振動(dòng)對(duì)零件的形狀、精度和表面粗糙度特別是徑向切削力有一定的影響。選用剛性好、功率大的數(shù)控機(jī)床可以減輕這種變形。

3.4其他因素

影響薄壁零件數(shù)控車床加工過(guò)程的最后因素是其他因素。其他因素影響薄壁零件的數(shù)控車削過(guò)程不僅包括人為因素，如薄壁零件制造過(guò)程中沒有按照正常生產(chǎn)流程，導(dǎo)致缺陷薄壁零件，或者因?yàn)榍懈畈牧纤槠瑳]有及時(shí)清理，導(dǎo)致材料碎片阻礙生產(chǎn)影響儀器的精度，它包括影響薄壁件機(jī)械加工工藝的因素，如在薄壁件制造過(guò)程中切削角度的偏差或刀具精度的不準(zhǔn)確等。[1]

4改進(jìn)薄壁零件在數(shù)控車工加工工藝的措施

4.1加強(qiáng)薄壁零件制作的精確度

為了提高薄壁零件的數(shù)控車床加工工藝，首先要提高薄壁零件制造的精度。薄壁零件具有強(qiáng)度低、易變形等缺點(diǎn)，在薄壁零件的制造過(guò)程中必須特別注意薄壁零件的精度。提高薄壁零件的精度可以充分利用數(shù)控技術(shù)，減少零件夾緊對(duì)薄壁零件的影響，計(jì)算零件夾緊對(duì)薄壁零件的力，并通過(guò)對(duì)力的分析來(lái)確定固定零件的適當(dāng)力。提高薄壁零件的精度，可以結(jié)合不同的切割方法和道具的選擇組合振動(dòng)和最小誤差最小的切割薄壁零件，以避免薄壁零件的變形，并進(jìn)一步提高薄壁零件的合格率。[5]

4.2改善零件結(jié)構(gòu)工藝

薄壁零件的加工困難是由于其剛性差、強(qiáng)度弱。雖然不能從根本上解決這個(gè)問(wèn)題，但我們可以分析薄壁零件的具體使用情況，盡可能減少誤差因素。例如，在腔內(nèi)加入工藝棒，填充石蠟或低熔點(diǎn)合金。[3]

4.3合理選擇刀具及合理使用

刀具選擇不當(dāng)主要表現(xiàn)為切削熱引起的變形和切削力引起的應(yīng)力變形。因此，在選擇刀具時(shí)，應(yīng)仔細(xì)考慮刀具的材質(zhì)和幾何角度。在使用刀具時(shí)，應(yīng)考慮刀具的角度、切削用量、刀具軌跡、數(shù)控機(jī)床的剛度等因素。

（1）刀具的選擇分為車刀和鏜刀：對(duì)于車刀，外圓的粗車削和精加工車削行業(yè)通常采用90度硬質(zhì)合金，機(jī)夾刀適用于螺紋車刀；對(duì)于鏜孔刀，內(nèi)孔的鏜孔刀是常用的機(jī)床夾具刀具。

（2）刀具線角直接影響到零件的精度和表面粗糙度，根據(jù)加工零件的具體要求，如需要對(duì)90度刀具主偏角的剛性差等。切削量在一定程度上決定了切削力的影響。當(dāng)反切量和進(jìn)料量增加時(shí)，切削力增加，應(yīng)力變形更明顯。如果減少反切削量，周期面會(huì)變得粗糙。因此，我們需要綜合考慮實(shí)際使用情況，如粗加工余量，毛坯加工余量0.1～0.3mm。

4.4制定最優(yōu)的數(shù)控車工加工方案

前一篇文章中提到的很多錯(cuò)誤的因素是不可避免的，我們只能盡可能減少他們的影響，此外，我們必須考慮所有的參數(shù)作為一個(gè)整體來(lái)開發(fā)一個(gè)最優(yōu)的計(jì)劃，這是關(guān)鍵，確保薄壁零件數(shù)控車削過(guò)程的質(zhì)量。生產(chǎn)之前，我們首先需要分析和討論薄壁零件的圖紙，然后選擇合理的加工程序，刀具。在此基礎(chǔ)上，研究了剩余材料的工藝劃分、加工位置、刀具角度和方向以及剩余材料的方向。[2]

4.5制定嚴(yán)格的薄壁零件制作管理制度

另一種改進(jìn)薄壁零件數(shù)控車削工藝的方法是對(duì)薄壁零件制定嚴(yán)格的管理制度，避免人為因素的影響。影響薄壁零件質(zhì)量的主要因素之一是制造工藝的不正確和不規(guī)范。因此要制定嚴(yán)格的薄壁件管理制度，實(shí)行科學(xué)、專業(yè)、嚴(yán)格的監(jiān)督管理，落實(shí)責(zé)任，避免人為因素對(duì)薄壁件精度和質(zhì)量的影響。

結(jié)語(yǔ)：

分析了影響薄壁零件數(shù)控車床加工的因素，提出了改進(jìn)薄壁零件數(shù)控車床加工工藝的建議。希望能應(yīng)用于汽車制造、航空制造等工業(yè)領(lǐng)域的薄壁件加工。減少質(zhì)量不良造成的浪費(fèi)，生產(chǎn)精度高、質(zhì)量好的薄壁零件。

參考文獻(xiàn)：

[1]張景霞，陳文殊.淺談薄壁零件的數(shù)控車削加工[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016，13（36）：94-95.

[2]葛曉東.一種薄壁零件數(shù)控車工加工工藝[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（18）：10.

[3]譚彬彬.薄壁零件數(shù)控車工加工工藝[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（14）：100.

[4]周敏，魏加爭(zhēng).一種薄壁零件數(shù)控車工加工工藝[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（12）：37.

[5]張雅瓊.薄壁零件車工夾具設(shè)計(jì)[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2010（12）：35-36.