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數控車床車削大直徑薄壁零件方法（fǎ）探析（xī）

2020-4-27 來源：- 作者：-

摘（zhāi）要：大直徑薄壁零件在車削加（jiā）工中容易變形，難以保證零件的精度。著重從加工工藝的製定、工（gōng）件輔助工裝的裝（zhuāng）夾定位（wèi）、車削程序（xù）指令的選用等方麵進（jìn）行優化設計，能（néng）有效減小薄壁零件的變形，提（tí）高薄壁零件（jiàn）的加工精度（dù）及質量。

關鍵詞：薄壁零件數控車（chē）床（chuáng）加工工藝

1、大直徑薄壁零件概述

某減速器上軸承襯（chèn）套，是一種典型（xíng）的大直徑薄壁零件。如圖 1 所（suǒ）示。

圖 1　大直徑（jìng）薄壁零件

薄壁零（líng）件由於自身（shēn）結構剛性差、強度（dù）弱，在車削加（jiā）工（gōng）中易（yì）產生振動（dòng）及變形；夾緊力和切削力不均（jun1）會造成零（líng）件形（xíng）變；在車削零件中產生的熱能也容易使工件熱（rè）變形[1]。這些都是導（dǎo）致薄壁零件的加工精度不高的因素。在該零（líng）件生產製造過程中，通過工件定位與輔（fǔ）助夾具設計、製定合理可（kě）行的加工工藝、選用優良刀具和切削用量、優化刀具切削軌跡及程序（xù）等眾多措施，減少使薄壁零件在車削中（zhōng）易振動和變形的因素，有效提高零件（jiàn）的加工精度與加工效率。

2、零件工藝（yì）分析及製定

從零件圖紙技術要（yào）求及結（jié）構形狀來分析，此零件的加工（gōng）難度是（shì）確保內、外圓的圓度與同軸（zhóu）度、各端麵與軸線的垂直度等達到技術要求。零件毛坯料（liào）為 45 號鋼，Ф210mm×150mm 的實心棒材。削工藝安排粗加工、半精加工、精加工多道工序，使（shǐ）用普（pǔ）通車床進行粗加工和半精加工[2]，通過增加（jiā）半精加工這一道工序，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（qiē）削加工，應用自（zì）製台階軟（ruǎn）爪（zhǎo）安裝工件，精車內、外徑及端麵，而後使用軟爪撐內孔安（ān）裝方式定位零件，完成後續工步製成（chéng）成品。通過上（shàng）述精車（chē）加工，滿足了先內後（hòu）外與（yǔ）在（zài）一次裝夾內完成切削任務的工藝原則[3]，有效減少零件因重複裝（zhuāng）夾與定位所產生的工藝基準（zhǔn）與定位基準的偏差。

3、工件（jiàn）定位與裝夾設計

廣數 G210 數控車床采（cǎi）用液壓卡盤裝夾工件，因液壓卡盤的卡（kǎ）爪夾緊（jǐn）力大、接觸麵（miàn）小，容易使零件產生變形。筆者設計了一個（gè）扇形台階式軟爪，如圖 2 所示，精車工件之前，把軟爪安裝到卡盤上，采用“自幹自”精密車削軟爪之（zhī）後，軟爪精（jīng）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（jiàn）內、外直徑（jìng）與端麵的工序，這樣確保工件裝夾定位精度。軟爪形狀製作成扇形是為了增大與工件（jiàn）的接觸麵，可使軟爪夾緊力均勻分布在工件外表麵，能夠有（yǒu）效降低零件受三點應力集中產生的形變[4]。

圖 2　扇形階台軟爪

4、刀（dāo）具（jù）和切削用量的優化

刀具優良的幾何角度可以提高（gāo）加工（gōng）精度，合理選擇（zé）切削用量（liàng）有利於提高加工效率。刀具（jù）主要選用機夾車刀（dāo），如表 1 所（suǒ）示，選用 95°外徑車刀，因刀具（jù）前角、主偏角（jiǎo）較大，切削性能好，不易使工件產生振動與（yǔ）變形。內孔（kǒng）刀具選擇刀尖圓角半徑為 0.2mm，使刀尖圓弧及修光刃長（zhǎng）度減小，這樣可降低軸向切削力，不易（yì）使工件產生軸向跳動。車削內孔為防止積屑造成刀具加屑而形（xíng）成的刀具讓刀現象，可選（xuǎn）擇斷屑（xiè）性能好的塗層刀片[5]進行加工。車削中還可通（tōng）過（guò）加注乳化油類冷卻液對零（líng）件進行降溫，進而減少零件因熱能（néng）產生的形變。

表 1　刀具（jù）參數（shù）

為降低零件加工中的切削（xuē）力，精車薄壁零件時切削用量不宜（yí）選用（yòng）過大，減少因刀具剛性不足（zú）而產生的讓刀的現象[6]，從而提高工件（jiàn）內表麵加工精度值。

精加工零件時，削用量應選用較低的主軸轉速在 240 ～ 450r/min，背（bèi）吃刀量在 0.1 ～ 0.2mm，進給（gěi）量在 0.05 ～ 0.2mm/r，這樣的切削用量值，車削（xuē）出的零件變形小、精度值高。

5、刀具車削軌跡與程序的選用

規劃走刀路徑及合理選用程序（xù）指令，可以有（yǒu）效減（jiǎn）小切削零件中的切削力。工件裝夾在（zài）卡盤上後，會形成懸（xuán）伸結構狀態[7]，在加工零件端麵時，若選擇從小徑向大徑方向的走刀（dāo）路線（xiàn），會增大車工（gōng）件上的徑向力，進而引（yǐn）發車削端麵時的（de）振（zhèn）顫，使薄壁零（líng）件（jiàn）在端麵及結合部產（chǎn）生變形[8]。若采用走刀路線從法向進（jìn）刀來車削端麵，並應用恒（héng）線速度功能指令——G96 S，可大幅度降低車（chē）削端麵時的切削（xuē）力，從而確保端麵與外徑的形位精度及粗糙度值。

6、結語

憑（píng）借數控車床（chuáng）的高精度和高（gāo）效率性能，通過製定合理的數控加工工藝，應用簡單可靠的輔（fǔ）助夾具，選擇適合的機夾刀具，就可有效減（jiǎn）少薄壁零（líng）件在（zài）車削過程中產生的變形，從而有效地提高了零件加工精度（dù）與質量。

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