1 前言

      薄壁零件剛性差、易變形，難以保證（zhèng）加工精度。薄壁（bì）零件加工的變形問題,多（duō）少年來一直困擾著機械加工行業,是比較難以解決的課題。減磨環（如圖1）屬於（yú）典型的薄壁零件，壁厚（hòu）為5.4mm，精度要（yào）求高，直徑公差僅為0.05mm。本文（wén）結合減（jiǎn）磨環的加工對薄壁零件加工產生變形的原因進（jìn）行了係（xì）統的（de）分析，並提出了減（jiǎn）磨環加（jiā）工預（yù）防變形的工藝措施。

      2 薄壁（bì）零件加工變形的原因

      薄壁零件加工產（chǎn）生變形的原因很（hěn）多,現主要從以下幾個方麵分析:

      2.1 裝夾變形

      因零件壁薄，在裝夾過程中由於夾緊力（lì）過大或受（shòu）力不均引起的變形從而影響零件的尺寸精度和形狀精度，所以必須選擇合理的裝夾（jiá）方式。

      2.2 切削（xuē）變形（xíng）

      2.2.1 切削力（lì）變形

      在切削力（特別是（shì）徑（jìng）向切削力）的作用下，很容易產生振動和變形，所以需要（yào）選用合適的刀（dāo）具及切削參數，采用適當（dāng）的輔助措施避免、減小由切削力引起（qǐ）的變形（xíng）。

      2.2.2 切削熱變形

      由於（yú）零件本身材質和壁薄的特點，切削熱會引（yǐn）起零（líng）件的（de）熱變形，使零件尺寸難以控製，所以控（kòng）製切削過程中的發熱顯得至關重要。

      2.3 殘餘應力變（biàn）形

      毛坯經過熱成形後, 冷卻過程中產生內應（yīng）力, 切削後內應力重新分布引起變形, 所（suǒ）以（yǐ）需要采用熱處理來消除內應力, 減小殘（cán）餘應力引起的變形。

      通過對薄壁零件加（jiā）工產生變形的原因進行分析，我們知道在加工減磨環的過程中需要采取各種工藝措（cuò）施控製減磨環加工產生變形。

      3 薄壁零件加工（gōng）變形的控製

      為控製減磨環加工（gōng）變形，以下從零（líng）件裝夾、切削、殘餘應（yīng）力的角度控製加工變形。

      3.1 控製裝夾變形的方法

      3.1.1 扇形軟爪應用

      為了（le）使零件裝（zhuāng）夾時在圓周方向上受力均衡，需要增大夾具與零件的接觸麵積。可（kě）以將（jiāng）三爪卡盤與零件的接觸麵加寬，並且將（jiāng）其與零件接觸的麵（miàn）與零件夾緊麵（miàn）配車（chē），這種夾緊（jǐn）裝置即所謂的扇（shàn）形軟爪。由於扇形軟（ruǎn）爪與零件的（de）接（jiē）觸麵配車而成（chéng），夾緊時可以（yǐ）充分接觸，使零（líng）件的受（shòu）力均衡並具有很好的同心度，而且零件的裝夾也快捷方便。但扇形軟爪的應用不能完全避免變形的產生。

      在減磨環半精車時，我們（men）考慮使用扇（shàn）形軟爪裝夾工件以減（jiǎn）小變形。經過多次（cì）工藝試驗，我們發現減磨環（huán）的圓度值在0.05mm 左右，符（fú）合我們試驗初期的設想。所以確定半精車工序選用（yòng）扇形軟爪裝夾工件（如圖2）

      3.1.2 軸向夾緊裝置

      如果加工過程中將零件徑向夾緊改為軸向夾緊，即轉移夾緊力的作用點和（hé）方向，零件所需的軸向夾緊力約為徑向（xiàng）夾緊時（shí）夾緊力（lì）的1/6，可見采用軸向夾緊的方式利用很小的夾緊力即可實現（xiàn）零件的可靠裝夾，更有利於減小夾緊力，從而減小零（líng）件的變形。有時為了實（shí）現軸向（xiàng）夾緊需要設置（zhì）工藝凸台來裝（zhuāng）夾零件。

      減磨環精車作為最終成型工序，如果不能很有效的控製變（biàn）形（即把變（biàn）形控製（zhì）在（zài）0.02mm 內（nèi）），加工將麵臨失敗。所以在減磨環精車工序（xù），我們選擇軸向夾緊以有效控製變形。為驗證軸向夾緊（jǐn）的效果，我們做了多（duō）次工藝試驗。試驗（yàn）結（jié）果證明（míng）軸向夾緊可以有效控（kòng）製變形（xíng）（外圓（yuán）圓度在0.01mm 左右）。

      3.2 控製（zhì）切削變形的方法

      3.2.1 刀具的選擇

      減磨環（huán）為鑄鐵件HT300，硬度較（jiào）高。殘餘應力管理（lǐ）技術(RSM)，從不同的角度討論減小殘餘應力的（de）方（fāng）法，對（duì）於刀具前角，前角每增加1 度，切削溫（wēn）度及切削力會降（jiàng）低10％。在刀（dāo）具耐用度允許的情況下，選用較大的刀具前角和後角有（yǒu）利於減小切削力。刀具主偏角影響（xiǎng）切削（xuē）的（de）徑向力。

      綜合考慮我們（men）選擇山特維克CCMT 09 T3 04-WF 3215 刀（dāo）片。刀具的前角（jiǎo）為正前角，後角為7°，主偏（piān）角為93°。

      3.2.2 切削參數的選擇

      切（qiē）削速度的選擇

      對於金屬切削加工來（lái）說, 提高切削（xuē）速度是（shì）提高加工效率減少振動的有效（xiào）手段（duàn）。但（dàn）是對於薄壁零件的加工, 切削速度在一定程度上影響切削力的大小, 從而影響加工變（biàn）形的大小, 因此, 需（xū）要對切削速度進行優化選擇。

      根據選擇的刀具和（hé）減磨環的（de）材料特性，我們選擇200m/min 的切削速（sù）度。切削深度的選擇削深度對加工振動的影響很大, 切削深度對切削振動的影響也不一樣, 在滿足加工效（xiào）率（lǜ）的同時, 選（xuǎn）擇小的切削深度會降低零件的振動, 使加工較為平穩。結合刀尖半徑0.4mm，為保證減磨環表（biǎo）麵粗（cū）糙度和減小（xiǎo）振動，我們選擇0.3mm 的切削深度。

      進給速度的選擇

      切削力會隨著進給速度的增大而增大,機床的動（dòng）態柔（róu）度特性也可能改變，從而使得加工的穩定性也受到同樣的影響。因此,需要對進給（gěi）速度進行優化選擇。綜合刀具、減磨環材質、表麵粗糙度和精度的要求我們選擇0.2mm/r 的進給速度。

      3.2.3 切削液的選擇

      零（líng）件在加工過程中產生的切削熱是導致零件變形及（jí）影響表麵質量的因（yīn）素之一，所以在零件的切（qiē）削加工過程中應（yīng）該進行充分的冷卻。合（hé）理選擇切削（xuē）液可以減小刀具與（yǔ）零件之間的摩擦，改善切削條件，並且帶走切削區域大量的（de）切削熱，使切削溫度降低，切削液的流（liú）動還（hái）可衝走（zǒu）切削區域和機床導軌上的細小切屑及脫落的磨粒。

      鑄鐵件通常（cháng）不需要（yào）切削液，但為了降（jiàng）低（dī）減磨環加工的切削溫（wēn）度，我們選擇了半合成切削（xuē）液。該（gāi）切削液（yè）具（jù）有良好的防鏽、潤（rùn）滑、清洗、冷卻性能，顯著提高了加工精度。

      3.3 控製殘餘（yú）應力變形

      零（líng）件在加工（gōng）過程中，因應力釋放極易變形，工藝方法常采用粗、精加（jiā）工分開進行，並在粗加工後進行去（qù）應力處理（lǐ），即采用粗加（jiā）工～去應力熱處理～精加工的流程。對於變形嚴重的高精度零件，還（hái）要安（ān）排半精加工，並進行（háng）多次去應力處理。

      針對減磨環，我們在毛坯、粗（cū）車、半精車、精車之間安排了三次去應（yīng）力處理（分別（bié）為去應力退火、回火去（qù）應力、回火去應力）。三次去應力（lì）處理盡可能地釋放了毛坯、粗車、半精（jīng）車工序產生的殘餘應力，保（bǎo）證了（le）最終（zhōng）精車的（de）精度（dù）。

      3.4 控製薄壁零（líng）件加工變形方法的（de）工藝固化

      隨著數控機床的普及應用，許多控製薄（báo）壁零件變形的措施得以用程序固化，避免了因操作者（zhě）的穩（wěn）定性而（ér）出（chū）現（xiàn）質（zhì）量差異的情（qíng）況。因此（cǐ）在減磨環的加工過程中我們使用了數控車床（chuáng）、專用夾（jiá）具，編製了作業指導書等措施。這些措施有效地保證了工藝過（guò）程的穩定性。

      4 結論（lùn）

      以上是針對減磨環加工采取的工藝方案，經實踐證明該（gāi）方案是行之有效的。