數控車床（chuáng）車（chē）削大直徑（jìng）薄壁零件方法探析
2020-4-27 來（lái）源：- 作者：-
摘要：大直徑薄壁零件在車削加工中（zhōng）容易變形，難以保證零件的精度。著重從加工工藝的製定、工件輔助工（gōng）裝的裝夾（jiá）定位、車削程序指（zhǐ）令的選用等方麵進行（háng）優化設計，能（néng）有效減小薄壁零件的變形，提高（gāo）薄壁（bì）零件的加工精度（dù）及質量。
關鍵詞（cí）：薄壁零件 數（shù）控車床 加工工藝
1、大直徑薄壁零件概述
某減速器上軸承襯套（tào），是一種典型的大直徑薄壁零件。如圖 1 所示。
圖 1 大直徑薄壁零件
薄壁零件由於自身結構剛性（xìng）差、強（qiáng）度弱（ruò），在車削加工中易產生振動及變（biàn）形；夾緊力和切削力不（bú）均會造成零（líng）件形變；在車削零件中產生的熱能也容易（yì）使（shǐ）工件熱變形[1]。這些都是導致薄壁零件的加工精度不高的因素。在該零件生產（chǎn）製造過程中，通過工件定位與輔助夾具設計、製定合理可行（háng）的加（jiā）工工藝、選用優良刀具和切削用量、優化刀具切削軌跡及程序等（děng）眾多措施，減少使薄壁（bì）零件在車削中易振動（dòng）和變形的因素，有效提高零件的加工精（jīng）度與加工效率（lǜ）。
2、零件工藝分（fèn）析及製定
從零件圖紙技術要求及結構形狀（zhuàng）來分析，此零件的加（jiā）工難度是確保內、外圓的圓度與同軸度、各端麵與軸線的垂直度等（děng）達到技術要求。零件毛坯料為 45 號鋼，Ф210mm×150mm 的實心（xīn）棒材。削工藝安排粗（cū）加工、半精加工、精加工多道工序，使用普通車床進行粗加工和半精加工（gōng）[2]，通過增加半精加工這（zhè）一道工序，能夠有效減小粗加工切削力和夾緊力較大、切削溫（wēn）度較高所引起的工件變形及內應力。精車使用廣數 G210 數控車床切削加工，應用自製（zhì）台階軟爪安（ān）裝工件，精車（chē）內、外徑及端麵，而後使用軟（ruǎn）爪撐內孔安裝方式定位零件，完成（chéng）後續工步製成成品（pǐn）。通過上述精車加工，滿足了先內後外與在一次裝夾內完成切削任（rèn）務（wù）的工藝原則（zé）[3]，有效減少零件（jiàn）因重複裝（zhuāng）夾與定位所產生的工藝基準與定（dìng）位基準的偏差。
3、工件定位與裝夾設計
廣數 G210 數控車床采用液壓卡盤裝夾工件，因液（yè）壓卡（kǎ）盤的卡爪夾緊力大、接觸麵小，容（róng）易使零件產生變形。筆者設計了一個扇形台（tái）階式軟爪，如圖 2 所示，精車工件之前，把軟爪安裝到卡盤上，采（cǎi）用“自幹自”精密車削軟爪（zhǎo）之後，軟爪精度值大幅度提高，軟爪夾持零件最大（dà）外徑處，就可完成在一次裝夾中車削零（líng）件內、外直徑與端麵的工序，這樣確保（bǎo）工件裝夾定位精度。軟爪形狀製作成扇形是為了（le）增大與工件的接觸麵，可使軟爪夾緊力均勻分布在工件外表麵，能夠有效降低零件受三點應力集中產生的形（xíng）變[4]。
圖 2 扇形階台軟爪
4、刀（dāo）具和切削用（yòng）量的優化
刀具優良的幾何角度可以提高加工精度，合理選擇切削用量有利於提高加工效率。刀具（jù）主要選用機夾車刀，如表 1 所示，選用 95°外徑車刀，因（yīn）刀具前角、主偏角較大，切削性能好，不易使工件產生振動與變形。內孔刀具選擇刀尖圓（yuán）角半徑為（wéi） 0.2mm，使刀尖（jiān）圓弧（hú）及修光刃長度（dù）減小，這樣可（kě）降低軸向切削力，不易（yì）使工件產生軸向跳動（dòng）。車削內孔（kǒng）為防（fáng）止積屑造（zào）成刀（dāo）具加屑而形成的刀具讓刀（dāo）現象，可選擇斷屑性能（néng）好的塗層刀片[5]進行加工。車削中還可通過加注乳（rǔ）化油（yóu）類（lèi）冷卻液對零件進行降溫，進而減少（shǎo）零（líng）件因熱（rè）能產生的形變。
表 1 刀具（jù）參數（shù）
為降低（dī）零件加工中的切削力，精車薄壁（bì）零件時切削用量不（bú）宜選用過大，減少因刀具剛性不足而產生的讓刀的現象[6]，從而提（tí）高工件內（nèi）表麵加工精度值。
精加工零件時，削用量應選（xuǎn）用較低的主軸轉速在 240 ～ 450r/min，背吃刀量在 0.1 ～ 0.2mm，進給量在（zài） 0.05 ～ 0.2mm/r，這樣的切削用量值，車削出的（de）零件變形小、精度值高。
5、刀（dāo）具車削軌跡與程序的選（xuǎn）用
規劃走刀路徑及合理選用程序指令（lìng），可以有效（xiào）減小切削零件中的（de）切削力。工件裝（zhuāng）夾在卡盤上後，會形（xíng）成懸伸結構狀態（tài）[7]，在加工零件端（duān）麵時，若選擇從小徑向大徑方（fāng）向的走刀路線，會增大車工件上的徑向力，進而引發（fā）車（chē）削端麵時的振顫，使薄壁零件在端（duān）麵及結合部產生變形[8]。若采用走刀路線從（cóng）法向（xiàng）進刀來車削端（duān）麵，並應用恒線速度（dù）功能指令——G96 S，可大幅（fú）度降低車削端麵時的（de）切削力，從而（ér）確保端麵與外徑的形位精度及粗糙度值。
6、結語
憑借數控車床的（de）高精度和高效率性能，通過（guò）製定合理的數（shù）控加工工藝，應用簡單可靠的輔助夾具，選擇適合的機夾刀具，就（jiù）可有效減少薄壁零件在車削過程中產生的變形，從而有效地提高了零件加工精度與質量。
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