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薄壁零件的數控車削

2020-5-1 來源：韶關市（shì）乳（rǔ）源瑤（yáo）族自治縣中等職業技術學校作者：崔毅

摘要：薄（báo）壁零件的加工由於夾緊力、車削力、車削熱、內應力、振動與變形等因素的影響，使工件（jiàn）產生較（jiào）大的變形，導致零件的加工質量（liàng）難以保證。筆者從工件（jiàn）的裝夾、刀具要求、程序的編製等方麵進行綜合考慮，解決了薄壁零件的車（chē）削加工難題，從而（ér）有效提高了零件的精度（dù），保證了產品的質量。

關鍵詞 ：薄壁零件車削加工夾具程序

薄壁零件因其結構緊湊、質量（liàng）輕、節省材料等特點，在各工業部（bù）門日益（yì）得到廣泛（fàn）應用。但由於薄壁零件強度低剛性差，加工（gōng）過程中極易變形，難於保證零件的（de）加工精度，所以薄（báo）壁零件加工難成為一個（gè）凸（tū）顯的問題。下麵以某型號產品的一薄壁套（tào）筒為例，對薄壁零件的數控車削加工工藝進行研究。

1、影響薄（báo）壁零件加工精度的主要因素

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

1.1 易受力變（biàn）形

因壁（bì）薄，在夾緊力的作用下，容易產生變（biàn）形，從而影響工件的尺寸精度和形（xíng）狀精度。如圖1 所示。

圖 1 工件振動變形

1.2 易受熱變形

因工件較薄，切削熱會引起工件熱變形，使（shǐ）工件尺寸難以控（kòng）製。

1.3 易振（zhèn）動變形

在切削力（特別是徑向切削力）的作用下，容易產生振動和變形，影響工件的尺寸精度和形（xíng）狀、位置精度和表麵（miàn）粗糙度。

2 、薄壁零件加工案例分（fèn）析

如下（xià）圖 2 所示，是企業接單生產的薄壁零件。為了提高產品的（de）合格率，我們從工件的裝夾（夾具的設計（jì）加工）、工藝路（lù）線分析、刀具幾何參數、切削用（yòng）量等方（fāng）麵進行綜（zōng）合考慮。實踐（jiàn）證明，有效（xiào）提高（gāo）零件的精度，保證了產品的質量，提高了生產效率，為企業贏得了經濟效益。

圖（tú） 2 薄壁零件

2.1 圖樣、毛坯及加工難點（diǎn）的分析

2.1.1 圖樣分析該零件是一個套類薄壁（bì）零件，左端為一（yī）個70 mm、厚度（dù）為 5 mm 的薄大凸外圓，在外圓右端麵上有一 58 mm、寬度和深度都為 3 mm 的端麵槽，左端（duān）中間由壁寬為 5 mm、厚為 3 mm 的（de）六（liù）塊肋板組成，肋板中間（jiān）有 20 mm、厚為 1.5 mm 的（de）圓孔。零件右端為一個圓筒，壁厚為4 mm，在48 mm 的圓筒外圓麵上加工有M48 × 2 的三角螺紋（wén），整個零件的工藝倒角為（wéi） 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（chéng）型的粗坯，材料為 45#鋼，需要加工零件的（de）外圓（yuán）、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，而加工（gōng）的批量又（yòu）較大。

2.1.3 從零件圖樣要求及材料分析加工此零件（jiàn）的難度主（zhǔ）要有兩點：①主要因為是薄壁零件，材料為 45#鋼，批量較大，既要考慮如何保證工件在加（jiā）工時的定位精度，又要考慮裝夾（jiá）方便可靠。而我們通常都是用三爪卡盤夾持外圓或撐內孔的裝夾方法來加工。但此零件較薄，車削受（shòu）力點與夾緊力作用點相對較遠，還需車削M48 × 2 螺紋，受力很大，剛性不足，容易（yì）引起

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

2.2 夾具的設計

2.2.1 右端外圓的裝夾設計此端為（wéi）薄壁，厚（hòu）度為 4 mm。從圖（tú） 3 中可（kě）以看到零件是在（zài）三爪自定心卡盤上裝夾，零件隻受到三個爪的夾（jiá）緊力，夾緊（jǐn）力不均衡，會出現圖 1 的情況，使零件變形。如圖 4 所示，采用開縫套筒裝夾，增大零（líng）件（jiàn）的裝夾接觸（chù）麵，零件的變形小，此方法可行。

圖 3 三爪自定心卡盤裝夾圖 4 開縫套簡裝夾

2.2.2 裝夾采（cǎi）用的辦法對於毛坯上 5 mm 凸圓的右（yòu）端麵以（yǐ）及端麵槽、右端外圓（yuán）和螺紋的車削，裝夾（jiá）采用的辦法就是先在（zài）卡盤的（de）三（sān）個卡爪上按要（yào）求車削一（yī）個直徑為80 mm、深度為 2 mm 的圓孔。之（zhī）後，分別（bié）焊（hàn）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（lái）夾（jiá）住零件的（de）左端，然後在零件的右端設計一個專用夾具如圖 6 所（suǒ）示，把其放（fàng）入內孔中，用來（lái）固定並頂住零件右端，從（cóng）而形成一夾（jiá）一頂的牢固裝夾，其裝夾示意圖如圖 7 所示。當加工完成（chéng）後，右端專用夾具可從零件內孔抽出，如（rú）圖 8 所示，從而完成零件的裝卸。

圖 5 卡爪改進

圖 6 專（zhuān）用夾具

圖（tú） 7 裝夾示意圖 8 專用（yòng）夾具

2.3 加工工藝的製訂

2.3.1 螺紋的加工工藝分析螺紋的加工是（shì）該零件的重點和難點（diǎn），加工部分厚度（dù）隻有 4 mm，而且精度要求（qiú）較（jiào）高。在（zài）加工（gōng）螺紋的時候，要非常的小心，加（jiā）工（gōng）螺紋的切削速度和進給量都（dōu）要充分考慮（lǜ）。另（lìng）外，數（shù）控加工螺紋的指令也要選擇恰當，可以根據工件的具體情況，分析（xī）一（yī）下（xià）采用哪種程（chéng）序指令（lìng）進行螺（luó）紋（wén）的數控加工（gōng）。

FANUC 數控係統螺紋編程指令有 G32、G92、G76。G32 是簡單螺紋切削，顯然不（bú）適合。G92 螺紋切削循環采用直進式進刀（dāo）方式，刀具兩側刀刃同時切削工件，切削力較大，而且排（pái）屑困難。因此（cǐ）在切削時（shí），兩切削刃容易磨損。從以上對比可以看出，隻簡單利用一（yī）個指令進行車削螺紋是不夠完善的，采用 G92、G76 混用（yòng）進行（háng）編程，即先用 G76 進（jìn）行螺紋粗加（jiā）工，再用 G92 進行（háng）精加工，在薄壁螺紋（wén）加工中，將有兩大優點：一方（fāng）麵，可以避免因切削量大（dà）而產生薄壁變形。另一方麵（miàn），能（néng）夠保（bǎo）證螺紋加工的精度（dù）。

2.3.2 合理安排加工工藝路線（見下（xià）表）。

合理安排加工工藝路線表（biǎo）

2.3 加工工藝

2.4 刀具的（de）選擇

該企業所用數控車床與高速鋼（gāng）刀具都是從外國進口的，其質量與性（xìng）能都能得到保證。在（zài）薄壁零件的車削中（zhōng），合理的刀具幾何（hé）角度對車削（xuē）時切（qiē）削力的大小，車削中產生的熱變（biàn）形、工件表麵的微（wēi）觀質量（liàng）都是至（zhì）關重要的。刀具前角大（dà）小決定著切削（xuē）變形與刀具前角的（de）鋒利程度。前角大，切削變形和摩擦（cā）力減小，切削力（lì）減小。但前角太大，會使刀具的楔（xiē）角減（jiǎn）小，刀具強度減弱，刀具散（sàn）熱情況差，磨損加快（kuài）。所以，一般車削鋼件（jiàn）材料的薄壁零件時，用高速鋼刀具，前角取 6°～30°，用硬質合金刀具，前（qián）角取 5°～20°。

2.5 切削參（cān）數的（de）選擇

薄壁零件車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（qiē）削時產生的彈性變形和塑性變（biàn）形，使切削區溫度升高而產生熱變形。所以粗加工時（shí），背吃刀量和進給量可以取大些；精加工時，背吃刀量一般（bān）在 0.2～0.5 mm，進給量一般（bān）在 0.05～0.1 mm/r，甚至更小，切削速度 60～120 mm/min，不宜過高。根據切削用量的選用原則，合理的確定數控車床的（de）各項切削參數： ① 粗車時，主軸（zhóu）轉速（sù）600～800 r/min，進給速度 F120～F160，留精車餘（yú）量 0.3～0.5 mm。②精車時，主軸轉速 1 200～1 500 r/min，進給速度（dù） F60～F80，采用一次走刀完成。③螺紋加工（gōng）時（shí），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，主軸轉速 500 r/min

2.6 切削液的選擇（zé）

在（zài）車削薄壁工件時，切（qiē）削（xuē）液是（shì）必不可少的，應根（gēn）據（jù）加工材料、加工性質和（hé）刀具（jù）材（cái）料等具體情況選用適當的切削液（yè），才（cái）會更有（yǒu）利於加工的（de）進行。該企業（yè）他們統一用專用的冷（lěng）卻油，冷卻效（xiào）果明顯，對工件和刀具的潤滑作用很好。最後，進（jìn）行（háng）科學編程（chéng）並進行單（dān）件試製加（jiā）工後調整，再批量（liàng）生產。

3 、加工時的注意事項

①要遵守安全操作守則，安全文明生產。

②工件要夾（jiá）緊，以防在車削時打滑飛（fēi）出傷人和紮刀。

總之（zhī），通過實際（jì）加工生產，以上措施（shī）很好地提高了薄壁零件的加工（gōng）精（jīng）度，減少了工件裝夾與校正的時間，降低（dī）了操作者的勞動強度，提（tí）高效率並保證加工後零件的質量，經濟效益十分明顯。

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