薄壁件內(nèi)孔的加工

◎程振山

薄壁工件因為具有重量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點，已日益廣泛地應(yīng)用在各工業(yè)部門。但由于是薄壁零件剛性差、強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，不易保證零件的加工質(zhì)量，所以薄壁零件的加工問題，一直是比較棘手的。

下面以我們加工過的保護(hù)管為例，說明一下薄壁件內(nèi)孔在加工過程中容易出現(xiàn)的問題及解決方案。保護(hù)管是用30mm厚不銹鋼板卷成；圖紙尺寸要求壁厚最薄處27.5mm，活件總長5000mm；中間部分尺寸公差帶為自由公差；兩端止口尺寸為φ800（+0.20/0）×1740。

一、此工件加工中難點分析

1.薄壁件剛性差、強(qiáng)度弱容易變形，且變形不容易控制，變形量變形趨勢沒有經(jīng)驗數(shù)據(jù)可以參考。

2.活件壁厚薄、總長尺寸長、重量太輕，在加工過程中容易產(chǎn)生震動，內(nèi)孔公差和光潔度無法滿足圖紙要求。

3.裝卡變形量較大，如果一端止口加工符圖后再調(diào)個加工另一端時，因工件壁厚很薄，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精度。

4.加工內(nèi)孔時冷卻液的選擇，因工件較薄，托輥與活件轉(zhuǎn)動摩擦熱、刀具切削熱等因素會引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制。

5.不銹鋼材質(zhì)，采用高速鋼刀加工刀尖磨損較嚴(yán)重，內(nèi)孔光潔度差，鏜頭上導(dǎo)向木磨損快，鏜頭支撐不穩(wěn)，容易產(chǎn)生振動和變形，影響工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。

二、針對此活件制定的加工方案

1.由于活件加工難度大我們不能盲目加工，必須先在深孔機(jī)床留量，反復(fù)進(jìn)行多次試驗，摸索出合理的裝卡方式、吃刀量、進(jìn)給量等加工參數(shù)。

2. 首先在活件兩端距離端頭1500mm處裝上大架套φ1200*600，并且在架套頂絲和活件之間用弧長250mm，厚度100mm 的圓弧形鋼板隔開，增大受力面積，保證活件受頂絲力比較均勻，不會出現(xiàn)由于裝架套頂絲頂緊力使活件產(chǎn)生較大變形的情況；這樣可以極大的減小活件和托輥直接接觸擠壓帶來的變形、活件和托輥直接接觸摩擦產(chǎn)生熱量變形，且能通過架套的重量增加整個活件的重量，使活件在機(jī)床上轉(zhuǎn)動更平穩(wěn)減小震動。（輔具裝卡見下圖1）

3. 需要克服卡盤夾爪帶來的變形，在活件深孔出口端內(nèi)孔裝可調(diào)中心支撐，四個支點對應(yīng)四個卡爪；在活件一端加工符圖調(diào)個裝卡時，在已加工符圖內(nèi)孔裝自制工藝堵，尺寸根據(jù)加工后的內(nèi)孔尺寸間隙0.05mm 左右。這樣可以很好的控制裝卡帶來的變形。

4.在深孔鏜床加工時如何選擇冷卻液是關(guān)鍵，切削液可以減小作用在刀具前后面上的摩擦力，使鐵屑容易排出，帶走切屑區(qū)的熱量，減緩刀具和工件的升溫。常用的切削液分為三類：水溶液、乳化液和切削油。水溶液是以水為主要成分的切削液，導(dǎo)熱性能好，冷卻效果好，但是潤滑性能差；乳化液是將乳化油用95%-98%的水稀釋而成，呈乳白色或半透明的液體，乳化液具有良好的冷卻作用，具有一定的潤滑作用；切削油的主要成分是礦物油，使用中常加入油性添加劑，潤滑性能強(qiáng)但冷卻效果差。最終采用油中加入30%乳化液稀釋后混合做冷卻液，在保證潤滑性能的情況下提高了冷卻的效果，這樣既能保證加工完活件的光潔度也能夠及時冷卻切削過程產(chǎn)生的熱量減小熱變形。

5.采用合金刀片加工，克服用高速鋼刀刀具磨損過快，縮短卸刀、換刀時間，無需刃磨刀具，并且合金刀具有較好的剛性，能減少振動變形和防止產(chǎn)生振紋，從而更好的保證了工件的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度。在深孔鏜床加工內(nèi)孔，對中間余量較大處部位進(jìn)行試切削，檢查圓度合格后，內(nèi)孔通按留6mm 留量加工，由于內(nèi)孔直徑大采用低轉(zhuǎn)速、小走刀量加工，主軸轉(zhuǎn)速控制在10r/min，走刀4mm/min，卸活自然時效；時效結(jié)束后再加工中間部位和止口φ800（+0.12/0）轉(zhuǎn)速6r/min，走刀2-3mm/min。

三、最終結(jié)果

經(jīng)過多次試驗，按照最優(yōu)方案進(jìn)行加工后，按圖紙要求進(jìn)行檢測φ800（+0.20/0）尺寸合格，光潔度合格，形位公差合格，各部均滿足了圖紙要求。

四、總結(jié)

影響薄壁零件加工精度的因素有很多，但歸納起來主要有受力變形，受熱變形，振動變形，因此在加工薄壁活件時要控制活件裝卡，以及吊運等外力對活件帶來的變形影響；合理選用冷卻液，控制切削過程給活件帶來的溫度影響；合理選擇刀具，減小因切削震動帶來的影響。