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薄（báo）壁零件的數控車削

2020-5-1 來源：韶關（guān）市乳源瑤族自治縣中等職業技術學校作（zuò）者：崔毅

摘要：薄壁零件的加工由於夾緊力、車（chē）削力、車削熱、內應力、振（zhèn）動（dòng）與變形等因素的影響，使工件產生較大（dà）的變形，導致零件的加工質量難以保證。筆者從工件的裝夾、刀具要求、程序（xù）的編製等方麵進行綜合考慮，解決（jué）了（le）薄壁零件（jiàn）的車削加工（gōng）難題，從而有效（xiào）提高了零件的精度，保證了產（chǎn）品的質量。

關（guān）鍵詞 ：薄壁零件車削加工夾具程序（xù）

薄壁零件因（yīn）其結構緊湊、質量輕、節省材料等特點（diǎn），在各工業部門日益得到廣泛應（yīng）用。但（dàn）由於薄壁零件強度低剛性（xìng）差，加工過程中極易變形，難於保證零件的加工精度，所以薄（báo）壁零件加工難成為一（yī）個凸顯的問（wèn）題。下（xià）麵以某型號產品的一薄壁套筒為例，對薄壁零件的數控車削加工工藝進行研究。

1、影響（xiǎng）薄壁零件加工精（jīng）度的主要因素

影響（xiǎng）薄壁零件加工精度的因素（sù）有很多，但歸納（nà）起來主要有以下三個方麵：

1.1 易受力變（biàn）形

因壁薄，在（zài）夾緊力的作用下，容易產生變（biàn）形，從而影響工件的尺寸精度和形狀精（jīng）度。如圖1 所示。

圖 1 工件振動（dòng）變形

1.2 易受熱變形

因工件較薄，切削熱會引起工件熱變形，使工件（jiàn）尺寸難以（yǐ）控製。

1.3 易振動變形

在（zài）切削力（特別是徑向（xiàng）切削力）的作用下，容易（yì）產生振動和變形，影（yǐng）響工件的尺寸精度和形狀（zhuàng）、位置精度和表麵粗糙度。

2 、薄壁零件加工案例（lì）分析

如下圖 2 所示，是企業接單生產的薄壁零件。為了提高產品的合格率，我們從工件的裝夾（夾具（jù）的設計加工）、工藝路線分析、刀具幾何參數、切削用量等方麵進行綜合考（kǎo）慮。實踐（jiàn）證明（míng），有效提高零件的精度，保證（zhèng）了產品的質量，提高了生產（chǎn）效率，為企業（yè）贏得了經濟（jì）效益。

圖 2 薄壁零件

2.1 圖（tú）樣、毛（máo）坯及加工難點的分析

2.1.1 圖樣分析該零件是一個套類（lèi）薄壁（bì）零（líng）件（jiàn），左（zuǒ）端為（wéi）一個70 mm、厚度為 5 mm 的薄大凸外圓，在外圓右端麵上有一 58 mm、寬度和（hé）深度都為（wéi） 3 mm 的端麵（miàn）槽，左端中間由（yóu）壁寬為 5 mm、厚為 3 mm 的六（liù）塊肋（lèi）板組成（chéng），肋（lèi）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4 mm，在48 mm 的圓筒（tǒng）外圓麵上加工有M48 × 2 的（de）三角（jiǎo）螺紋（wén），整個零件的工藝倒角為 0.5× 45°，總長為 55 mm。

2.1.2 零件毛坯分析毛坯是由生產廠家鑄造成型的粗（cū）坯（pī），材料為 45#鋼，需要（yào）加工零件的外（wài）圓、端麵、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）加工的批量又較大。

2.1.3 從零（líng）件圖樣要求及材料分析加工此零件的難度主要有兩點：①主（zhǔ）要因為（wéi）是薄壁（bì）零件，材（cái）料為 45#鋼，批量較大，既要考慮如何保（bǎo）證工件在加工時的定位精度，又要考慮裝夾方便可靠。而我們通常都是用三爪卡盤夾持外圓（yuán）或撐內孔的裝夾方法來加工。但（dàn）此零件較薄，車削受力點（diǎn）與夾緊力作用點相對較遠（yuǎn），還需車削M48 × 2 螺（luó）紋，受力很（hěn）大，剛性不足，容易引起

晃動。因此（cǐ）要充分考慮如何裝夾和定位的問（wèn）題。②螺紋加（jiā）工部分厚度隻有 4 mm，而且精度要求較高。

2.2 夾具的設計

2.2.1 右（yòu）端外圓的裝（zhuāng）夾設計此（cǐ）端為薄壁，厚度為 4 mm。從圖 3 中可以看（kàn）到零件是在三爪自定心卡盤上裝夾，零件隻受到三個爪的夾緊力，夾緊力不均衡，會出現（xiàn）圖 1 的情況（kuàng），使零件變形。如圖 4 所示（shì），采用開縫套（tào）筒裝夾，增大零件的裝（zhuāng）夾接觸麵，零件的變形小，此方法可行。

圖 3 三爪自定心卡（kǎ）盤裝（zhuāng）夾（jiá）圖 4 開縫套簡裝夾

2.2.2 裝夾采用的辦（bàn）法對於毛坯上（shàng） 5 mm 凸圓的右端麵以及端（duān）麵槽（cáo）、右端外圓和螺紋的（de）車削，裝夾采用的（de）辦法就是先在卡（kǎ）盤的三個卡爪上按（àn）要求車削一個直徑為（wéi）80 mm、深度為 2 mm 的圓孔。之後，分別焊接一個扇型凸台，凸台厚度為5 mm，將卡爪改進成如圖 5 所示的情況，用來夾住零件（jiàn）的左端（duān），然後在零件（jiàn）的右端設計一個專用夾具如圖 6 所示，把（bǎ）其（qí）放入內（nèi）孔中，用來固定並頂（dǐng）住（zhù）零（líng）件右端，從而（ér）形成一夾一頂的牢固裝夾，其裝夾示意圖如圖（tú） 7 所示。當加工（gōng）完成後，右端專用夾具可從零件內孔抽出，如圖（tú） 8 所（suǒ）示，從而完（wán）成零件的裝卸。

圖 5 卡爪改進

圖 6 專用夾具

圖 7 裝夾示意圖 8 專用夾具

2.3 加工工藝的製訂

2.3.1 螺紋的加工工藝（yì）分析螺紋的加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，加工螺紋的切削速度（dù）和進給量都要充分考慮。另外（wài），數控（kòng）加工螺紋的指令也要選擇恰（qià）當，可以根據工件（jiàn）的具體情況，分析一下采用哪種程序指令進行螺紋的數控加工（gōng）。

FANUC 數控係統螺紋編程指令（lìng）有 G32、G92、G76。G32 是簡單螺紋（wén）切削，顯（xiǎn）然不適合。G92 螺紋切削循環采用直（zhí）進式進刀方式（shì），刀具兩側刀刃同（tóng）時切削（xuē）工件，切（qiē）削力較（jiào）大，而（ér）且排屑困難。因此在切削時（shí），兩切（qiē）削刃容易磨損。從以上對（duì）比可以（yǐ）看出，隻簡（jiǎn）單利用一個指令進行車削螺紋是不夠完善的，采用 G92、G76 混用（yòng）進行編程，即先用 G76 進行螺紋粗加工，再（zài）用 G92 進行精加工（gōng），在薄壁螺紋加工中，將有兩大優點：一方麵，可（kě）以避免因切削量大（dà）而產生薄（báo）壁變形。另一方麵，能（néng）夠保證螺紋加工的精度。

2.3.2 合理安排加（jiā）工工藝路線（見下表）。

合理安排加工工藝（yì）路線表

2.3 加工（gōng）工藝

2.4 刀具的選擇

該（gāi）企業所用數控車床（chuáng）與高速鋼刀具都是從外國進口的（de），其質量與性能都能得到保證。在薄壁零（líng）件的車削中，合理的刀具幾何角度對車削時切削力的大小，車削中產（chǎn）生（shēng）的熱變形、工件表麵的微觀質量都（dōu）是至關重要的（de）。刀具前角（jiǎo）大小決定著切削變形與刀具前角的（de）鋒（fēng）利程度。前角大，切削變形和摩擦力（lì）減小，切削力減小。但前角太（tài）大，會使刀具的楔（xiē）角減小，刀（dāo）具強度減弱，刀具散熱情況差（chà），磨損加快。所以，一般（bān）車削鋼件材料的薄壁零件時，用高（gāo）速鋼刀具（jù），前角取 6°～30°，用硬質（zhì）合金刀具，前角取 5°～20°。

2.5 切削參數的（de）選擇

薄壁零（líng）件車（chē）削時變形是多方麵的，裝夾工件時的夾緊力、切削工件時的切削力、工件阻礙刀具切削時產（chǎn）生的彈性變形和（hé）塑性變形（xíng），使切（qiē）削區溫度升高而（ér）產生熱變形。所（suǒ）以粗加工（gōng）時，背吃刀量和進給量可以取（qǔ）大些（xiē）；精加工時，背吃刀量一般在 0.2～0.5 mm，進給量一般（bān）在 0.05～0.1 mm/r，甚至（zhì）更小，切削速度 60～120 mm/min，不宜過高。根（gēn）據切削用量的選用原則，合理的（de）確定數控車床的各（gè）項切（qiē）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（chē）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螺紋加工時，用 G76 粗車完成後，留給精車餘量 0.1～0.2 mm，再用 G92 指令精車三次，主軸（zhóu）轉速 500 r/min

2.6 切削液的選擇

在車削薄壁工件時，切削液是必不可少的，應根據加工（gōng）材料、加工性質和刀具材料（liào）等（děng）具體情況選用適當的切削液，才會更有利於加工（gōng）的（de）進行。該企（qǐ）業他們統一用專用的冷卻（què）油，冷卻效果明顯，對（duì）工件和刀具的潤滑作用很（hěn）好。最後，進行科學編程並進行單（dān）件試製加工（gōng）後（hòu）調整，再批量生產。

3 、加工時的注意事項

①要遵（zūn）守安全操作守則，安全文明生產。

②工件要夾緊，以防在車削時打滑飛出傷人和紮刀。

總之，通（tōng）過實際加工生產，以上措施很好地提高了薄（báo）壁零（líng）件的加工精（jīng）度，減少了工件裝夾與校正的時（shí）間，降低了操作者的勞動強度（dù），提高效率並保證加工後（hòu）零（líng）件的質量，經濟效益十分明顯。

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