1 薄壁零件(jiàn)概述(shù)
在工(gōng)業部門,薄(báo)壁零件具有重量較輕,結構緊湊,節約材(cái)料的特(tè)點,其應(yīng)用範圍非常廣泛。然而由於薄壁零件的剛性較(jiào)差、強度不高,在車削加工中存在很大的難(nán)度(dù),很容易出現加工(gōng)變形的情況,使加工質量受到影響。影響薄壁零件質量的因素有很多種(zhǒng),例如薄壁零件(jiàn)的裝夾(jiá)方式(shì)、刀(dāo)具的選用以(yǐ)及切削用量等。因此,認真分析影響薄壁質量的因素,並找出相關解決措施,可以為提高薄壁零件的精度奠定良好的基礎。
通常可以(yǐ)采用板料衝壓、滾(gǔn)壓焊接成型等方法加工這類零(líng)件,而針(zhēn)對一些(xiē)要求較高的零件要采用車削加工方(fāng)法,例如一些(xiē)截麵比較複雜且尺寸精度和表(biǎo)麵光潔度要求較高的薄壁零件。因此,車削工藝也(yě)被廣泛應用(yòng)於薄壁零件的車削加工(gōng)中,成為(wéi)了一種較為普遍的工(gōng)藝。常(cháng)見的(de)采用車削加工工藝的薄壁(bì)零件可分為以下幾類:套類(lèi)薄壁件、環類薄壁件、盤類薄壁件(jiàn)、板類薄壁件、特種型類薄壁件等。下麵分別進行介紹:
(1)套類薄(báo)壁(bì)件。這類零件具有以(yǐ)下特點:第一,內外圓的直徑差較小,徑向尺寸小於軸向尺寸;第二,套類薄(báo)壁件對孔的圓度、柱度、各(gè)圓(yuán)度表麵(miàn)的同軸(zhóu)度、空軸線的直度等都有嚴格的要求,而要達到這些要(yào)求難度較大。
(2)環類薄壁件。這類零件(jiàn)有如下(xià)特點:第一,內外圓的直徑差較小,軸向尺寸小於徑(jìng)向尺寸,端麵麵積小;第二,環類薄(báo)壁(bì)件對孔的加工要(yào)求與套類薄壁件大致相同(tóng)。
(3)盤類薄壁件。這類零件的特點是:第一,多數呈薄殼狀,內外圓的直徑差也相對偏小,軸向(xiàng)尺(chǐ)寸小於徑向尺寸,而端麵麵積較大(dà)。第二,盤類薄壁(bì)件對端麵的(de)平麵度以及端麵對空軸線的垂直度的要求較高。
(4)板類薄壁件。板類零件的輪(lún)廓(kuò)尺寸比其厚度要(yào)大很多,端麵麵(miàn)積很大。
2 影響薄壁零件加工精度的因素
影響薄壁零件(jiàn)加工精度的因素有很多種,其中主要(yào)影響因素(sù)有以下幾(jǐ)點:受力變形、受熱變形、振動變形、切屑流向不對以及操作方法不正(zhèng)確等。以下針對這幾種因素進行(háng)詳細(xì)分析。
(1)受力變形。通常薄壁類零件的工件壁偏薄,在外力(如夾緊力)作用下會發生變形,勢必(bì)會對工件(jiàn)的尺寸(cùn)精度和形狀精度造成一定的(de)影響。當采用三爪卡盤裝夾零件時,由於夾緊力的作(zuò)用零件會發生變形(變成三角(jiǎo)形),導致內孔加工餘量出現不均勻(yún);當(dāng)內(nèi)孔加工完(wán)成後,鬆開卡盤,零件由於彈性恢複,恢複為圓柱形,而已加工的圓形內(nèi)孔會變成弧形或三角形。
(2)受熱變形。切削熱會對工件(jiàn)產生一定的影響,使這種(zhǒng)較薄的工件產(chǎn)生熱變形,造成工件(jiàn)尺寸精度下降,特別是對(duì)於線膨脹係數較大的金屬薄壁零件,如果在一次裝夾後連(lián)續進行粗車、半精車、精車的加工,勢(shì)必(bì)會產(chǎn)生切削熱,使零件發(fā)生熱變形,在很大程度(dù)上降低了工件的尺寸精度,甚至(zhì)會導(dǎo)致(zhì)工件因變形嚴重而卡死在(zài)夾具上。
(3)振動變形。在切削力(特別是徑向切削力)的作用下(xià),工件出(chū)現振動和變形的狀況,從而對工(gōng)件的(de)尺寸(cùn)精度、形狀、位置精度和(hé)表麵粗糙(cāo)度造成影響。
(4)切屑流向(xiàng)不對。切屑流向出現(xiàn)錯誤會導致切屑擠塞在刀具與工件之間,引(yǐn)起工件(jiàn)變形。
(5)操作方法不正確。精車前未釋放變形(xíng),或(huò)精車時切削量太大,從而導致工(gōng)件出現變形。
3 薄壁零件的工藝措施
(2)提高零(líng)件的剛度。由於薄壁零(líng)件自身剛度(dù)較差,在車削加工(gōng)工藝中存在較大的難度,可以說提高薄壁(bì)零件剛度成為工件加工精度提高的重要(yào)因素。通常在零件設計完成後,零件的剛度是不會變(biàn)的,在(zài)不采取任何特殊工藝的(de)正常情況下,提高工件本身的結構剛度非常困難。此外,影響薄壁零(líng)件(jiàn)剛度的因素有許(xǔ)多種,如工件加工時的定位、夾緊形式(shì)、工(gōng)裝、夾緊力的大(dà)小等。因此,薄壁零件在工藝係統中的位置是否合適、夾緊方式是否恰當,以及切削方法和切削用量是否適當都會關係到薄壁零件的剛度。另外(wài),提高工件剛度的(de)另一種方式是采用增加壁厚的辦法,即(jí)通過常用膠粘、澆灌方法來增(zēng)強零件剛性(xìng)和緊固(gù)零件。
(3)適當的裝夾。零件裝夾可將工件(jiàn)穩定地固定住,一般平麵定位應采用3 點,定位點必需具備一定的強度才能很好的(de)承受夾(jiá)緊力。從不同的角度看對(duì)定位的要求也有所不同,從定位穩定性和定(dìng)位精度方麵考慮,接觸麵越小越好;但是從夾緊力功(gōng)能來看,則要求接觸麵偏大一些,從而用較小的(de)單位麵積壓力獲得最大的摩擦力。在精密加工中,夾緊機(jī)構(gòu)和夾(jiá)緊力的大(dà)小要(yào)根據(jù)切削力的大(dà)小來確定。要對零件的定位(wèi)和夾緊機構認真做出分析,同(tóng)時應考慮到刀具對零件的施力情況,預計引起工件變形的(de)力的大小和作用方向,例如徑向上不受力(lì)是薄壁環形工件最好(hǎo)的加工狀態。
(4)合適的切削力。在切削過程中刀具產生的切削力是由(yóu)幾(jǐ)個分力合成的一個空間合力(lì),其對零件的影響很大,很(hěn)有可能造(zào)成零件在切削加工中出現振動或變形的狀況。被加工材料的硬度、刀(dāo)具幾何形狀、切削(xuē)用量(liàng)和冷卻潤滑液等都會對切削力(lì)的大小造成(chéng)影響。同時,切削力的大小(xiǎo)還受到刀具幾何角度的影響(xiǎng),通常刀具前角的大小會影響切削變形及刀具前角的鋒利程度。一(yī)般(bān)隨著切(qiē)削變形和摩擦力的減小,切(qiē)削力(lì)減小,但是前角(jiǎo)太大,會使刀具(jù)的楔角減小,造成刀具的強度及散熱(rè)情況減弱,導致其磨損加快。
(5)適當的切削液。采用高速鋼刀具精加工時,可以(yǐ)通過水溶液降低切削過程中產生的切削熱。此外,在進行精加工時,還可以選用潤滑性能(néng)好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化(huà)液,其作用是進一步改善已加工表麵的狀況,提高切削(xuē)質量,同時對提高刀具使用壽命也有一定的幫助(zhù)。而在進行粗加工(gōng)時(shí),基本上不(bú)用使用切削液(yè),可以將低濃度的乳化液或水溶液連續地澆注於切削的零件上(shàng),起(qǐ)到降低切削(xuē)熱的作用,有(yǒu)效地(dì)提高加工質(zhì)量。
4 結語
在實際(jì)加工過程中,采(cǎi)取以上措施可以很好地(dì)提高薄壁類零件的加工精度,有效地縮短裝夾(jiá)校正的(de)時間,為操作者節省了時間並且大大地減輕了操作者的勞動強度,對提高生產效率有一定的幫助。
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