薄（báo）壁零（líng）件的數控車削
2020-5-1 來源： 韶關市乳（rǔ）源瑤族自治縣中等職業技（jì）術學校 作者：崔 毅
摘要：薄壁零件（jiàn）的加工由於夾緊力、車削力、車削熱、內應力、振動與變形等因素（sù）的影響，使工件產生較（jiào）大的變形，導致零件的加工質量難以保（bǎo）證。筆者從工件的裝夾、刀具（jù）要求、程序的編製等方麵進行綜合考（kǎo）慮，解決了（le）薄壁零（líng）件的車削（xuē）加工難題，從而有效提（tí）高了零件的精度，保證了產品的質量。
關鍵詞 ： 薄壁零件 車削加工 夾具 程序
薄壁零件因其結構（gòu）緊湊、質量輕、節省材料（liào）等特點，在各工業部門（mén）日益得到（dào）廣泛應用。但由於薄壁零件強度低剛性差，加工過程中極易變形，難於（yú）保證零件（jiàn）的加工精度，所以薄壁零件加工難成為一個凸顯（xiǎn）的問題。下麵（miàn）以某型號產品的一薄壁套筒為（wéi）例，對薄壁零件的數控車削加工工藝進行研究。
1、 影響薄壁（bì）零件加工精度的主要因素
影（yǐng）響薄壁零件加工精度的因素有很多，但歸納起來主要有以下三個方（fāng）麵：
1.1 易受力變形
因壁薄（báo），在夾緊力的作用下，容易產生變形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精（jīng）度。如圖1 所（suǒ）示。
圖 1 工件振動變形
1.2 易受熱變形
因（yīn）工（gōng）件較薄，切削熱會引起工件熱（rè）變形，使工件尺寸難以控製。
1.3 易振（zhèn）動（dòng）變形
在切削（xuē）力（lì） （特別是徑向切削力） 的作用下，容（róng）易產生振動和變形，影響工件的尺寸精度和形狀、位置（zhì）精度和表麵粗糙度（dù）。
2 、薄壁零件加工案例（lì）分析
如下圖 2 所示，是（shì）企業接單生產的薄（báo）壁零件。為了提高產品（pǐn）的合格率，我們從工件的裝夾（夾具的（de）設計加工）、工藝路（lù）線分析、刀具幾何參數、切削用量（liàng）等方麵進行綜合考慮。實踐證明，有效提高（gāo）零（líng）件的精（jīng）度，保證了產品的質量，提高了生產效率，為企業贏得了經濟效益。
圖 2 薄壁零件
2.1 圖樣、毛坯（pī）及加工（gōng）難點的分（fèn）析
2.1.1 圖（tú）樣分析 該零件是一個套類薄壁零件，左端為一個70 mm、 厚度為 5 mm 的薄大（dà）凸外圓，在外圓右端麵上（shàng）有一 58 mm、寬度和（hé）深度都為 3 mm 的端麵（miàn）槽，左端中間由壁寬為 5 mm、厚為 3 mm 的六（liù）塊肋板組成，肋板中間有 20 mm、厚為 1.5 mm 的圓孔。零件右端為一個圓筒，壁厚為（wéi）4 mm， 在48 mm 的圓筒外圓麵上加工有（yǒu）M48 × 2 的三角螺紋，整個零件的工藝倒角（jiǎo）為 0.5× 45°，總長為 55 mm。
2.1.2 零件（jiàn）毛坯分析（xī） 毛坯是由生產廠家鑄造成型的粗坯，材料為 45#鋼，需要加工零（líng）件的外圓、端（duān）麵、端麵槽和螺紋部分，其中螺紋是加工重點，每個麵的加工餘量小，隻有 0.5～1 mm，而（ér）加（jiā）工的批（pī）量又較大。
2.1.3 從零件圖樣要求及材（cái）料分析 加工此零件的難度主要有兩點：①主要因（yīn）為是薄壁零件，材（cái）料為 45#鋼，批量較大，既要考（kǎo）慮如何保證工件在加工時的定位精度 ， 又要考慮裝夾方（fāng）便可靠。而我們通（tōng）常（cháng）都是用三（sān）爪卡盤夾（jiá）持外圓或撐內孔的裝夾方法來加工。但（dàn）此零件較薄，車削受力點與夾緊（jǐn）力作用點相對（duì）較遠 ， 還需車削M48 × 2 螺紋，受力（lì）很大，剛性不足，容易引起
晃動（dòng） 。 因此要充分考慮如何裝夾和定位的問題。②螺（luó）紋加工（gōng）部分（fèn）厚度隻有 4 mm，而且精度要求較高（gāo）。
2.2 夾具的設計（jì）
2.2.1 右（yòu）端（duān）外圓（yuán）的裝（zhuāng）夾設計 此端為（wéi）薄（báo）壁（bì），厚度為 4 mm。從圖 3 中可以看到零件是在三爪（zhǎo）自定（dìng）心卡盤上裝（zhuāng）夾 ， 零件隻受到三個爪的夾緊（jǐn）力，夾緊力不均衡，會出現（xiàn）圖 1 的情（qíng）況，使零件變形。如圖 4 所示（shì），采用開縫套筒裝夾，增大零件的裝（zhuāng）夾（jiá）接（jiē）觸麵，零件的變形小，此方法可行。
圖 3 三爪自定心卡盤裝（zhuāng）夾 圖 4 開（kāi）縫套簡裝（zhuāng）夾
2.2.2 裝夾采（cǎi）用的辦法 對（duì）於（yú）毛坯上 5 mm 凸圓的右端麵以及端麵（miàn）槽、右端外圓和螺紋的車削，裝夾采（cǎi）用的辦法就是（shì）先在卡盤的三個卡（kǎ）爪（zhǎo）上按要求車削（xuē）一個（gè）直徑為80 mm、 深度為 2 mm 的圓孔。之後，分別焊（hàn）接一個扇型凸台，凸（tū）台（tái）厚度為5 mm，將卡爪改進成如圖 5 所示的情況，用來（lái）夾住零件的左端（duān），然後在零件的右端設（shè）計一個（gè）專用夾具如圖 6 所示，把其放入內孔中，用來固定並（bìng）頂住零件右端（duān），從而形成一夾一頂的牢固裝夾，其裝夾示意圖如圖 7 所示。當加工完成後，右端專用夾具（jù）可從零件內孔抽出，如圖 8 所示（shì），從而完成零件（jiàn）的裝卸。
圖 5 卡爪改進
圖 6 專用夾具（jù）
圖 7 裝夾示意 圖 8 專用夾具
2.3 加工工藝的製訂（dìng）
2.3.1 螺紋（wén）的加工工藝分析 螺紋（wén）的加（jiā）工是該零件的重點和難點，加（jiā）工部分厚度隻有 4 mm，而且精度要求較高。在加工螺紋的時候，要非常的小心（xīn），加工螺紋的切削速（sù）度和進給量都要充分考慮。另外，數控加工螺紋的指令（lìng）也要選擇恰當，可以根據工（gōng）件的具（jù）體情況，分析一下采用哪種程序指令進（jìn）行螺紋的數控加工。
FANUC 數 控 係 統 螺 紋 編 程 指 令 有 G32、G92、G76。G32 是簡單螺紋切削，顯然不適（shì）合。G92 螺紋切削循環（huán）采用直進（jìn）式進刀方式，刀具兩（liǎng）側刀刃同時切削工件，切（qiē）削力較大，而且排屑困難。因此在切削時（shí），兩（liǎng）切削刃容易磨損。從以（yǐ）上對比可（kě）以看出，隻簡單利用一個指令（lìng）進行車削螺（luó）紋是不夠完善的，采用 G92、G76 混用進行編程，即先用 G76 進行螺紋粗加（jiā）工，再用 G92 進行精（jīng）加工，在（zài）薄（báo）壁螺紋加工中，將有兩大優點：一方麵，可以避（bì）免因切削量大而產生薄壁變（biàn）形。另一方麵，能夠保證螺紋（wén）加工的（de）精度。
2.3.2 合理安排（pái）加工工藝路線 （見下表）。
合理安排加工工藝路線表
2.3 加工工（gōng）藝
2.4 刀具（jù）的選擇
該企業（yè）所用數控車（chē）床與（yǔ）高（gāo）速鋼（gāng）刀具都（dōu）是從外國進口的，其質量與性能都（dōu）能得（dé）到（dào）保證（zhèng）。在薄壁零件的（de）車削中，合理的刀具幾何角度對車削時切削力的大小，車（chē）削中產生的熱變形、工件表麵的微觀質量都是至關重要的。刀具前角大小決（jué）定著切削變形與刀具前角的鋒利程度。前角大，切削變形和摩擦力減小，切削力減小。但前角太大（dà），會使刀具的楔角減小，刀具強度減弱，刀具（jù）散熱情（qíng）況差，磨損加快。所以，一般車削鋼件材料的薄壁零件時，用高速鋼刀具，前角取 6°～30°，用（yòng）硬質（zhì）合金刀具，前角（jiǎo）取 5°～20°。
2.5 切（qiē）削參數的選擇
薄壁零件車削時變形是多方麵的，裝夾工件時的夾緊力、切（qiē）削工件時的切削力、工件阻礙刀具切削時產生的彈性變形和塑性變形，使切削區溫度升高而產生熱變形。所以粗加工時，背（bèi）吃刀量和進給量可以取大些；精加工時，背（bèi）吃刀量一般在 0.2～0.5 mm，進給量一般（bān）在 0.05～0.1 mm/r，甚至更（gèng）小，切削速度 60～120 mm/min，不（bú）宜過高。根（gēn）據切削用量（liàng）的選（xuǎn）用原則，合理的確定數控車床的各項切削參數 ： ① 粗車時 ， 主軸轉速600～800 r/min，進給速度 F120～F160，留精車餘量 0.3～0.5 mm。②精車時，主軸轉速 1 200～1 500 r/min，進給速度 F60～F80，采用一次走刀完成。③螺（luó）紋加工時（shí），用 G76 粗車完成後（hòu），留給精車餘量 0.1～0.2 mm， 再用 G92 指（zhǐ）令精車三次，主軸轉速 500 r/min
2.6 切削液的選擇
在（zài）車削薄壁工件時 ， 切削液是必（bì）不可少的， 應根據加工材料、加工性質和刀具材料等具體情況選用適當（dāng）的切削液（yè）， 才（cái）會更（gèng）有利於加工的進行。該（gāi）企（qǐ）業他們統一用專用的冷卻油，冷卻效果明顯，對（duì）工件和刀具的潤滑作（zuò）用（yòng）很（hěn）好（hǎo）。最後，進行（háng）科學編程並（bìng）進行單件試製加工後調整，再批量生產。
3 、加工時的注意事項
①要遵守安（ān）全操作守則，安全文明生產。
②工件要夾緊，以（yǐ）防在（zài）車削時（shí）打滑飛出傷人和紮刀。
總之，通過（guò）實際加（jiā）工生產，以上措施很好地提高了薄壁零件的加工精度，減（jiǎn）少了（le）工件裝夾與（yǔ）校正的時間，降低（dī）了操作者（zhě）的勞動強（qiáng）度，提（tí）高效（xiào）率並保（bǎo）證加工（gōng）後零件的質量，經濟（jì）效益十分明顯。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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