盤形薄壁零件加工
2013-5-16 來源： 作者：
薄壁（bì）零件已日益廣泛地應用在各工業部門的產品上（shàng）, 因為它具有重（chóng）量輕（qīng）、節材省料、節約能源、結構緊湊等特點。但薄壁零件在加（jiā）工切（qiē）削中是比較棘手的問題, 因薄壁零件的剛性差, 加工容易變形, 使零件的形位誤（wù）差增大（dà）, 很（hěn）難保證零件的加工質量。如圖1 所示的（de）盤形薄（báo）壁（bì）零件, 是我公司為上汽KV6 型發動（dòng）機開發配套的轉（zhuǎn）子式機油泵泵體, 其材料是YL112 鋁（lǚ）合金壓鑄件,也是公（gōng）司車削（xuē）加工難度（dù）較大的零件之（zhī）一。由於產量大,質量要求高, 故我們對零件加工的工藝方案進行了認真的研究, 分別對工件的裝夾、刀具（jù）角度和切削（xuē）用量的選擇, 以及程序的編製等方麵進行了試驗, 有效地解決了該零件加工過程中出現的（de）變形和振紋, 保證（zhèng）了加工精度（dù）和質量（liàng）, 同時為加工此類薄壁零件提供了有效的經驗和借鑒的實例。
圖 1
1. 零件結構及工藝性分析
該盤形零（líng）件由不規則三角形構成（chéng）, 周邊大麵積的厚度隻有5mm, 中間最薄的部位僅有2. 5mm, 多處還有不規則的溝槽（cáo）, 其最大旋轉直徑達335mm。這（zhè）樣一種（zhǒng）結構複雜, 壁（bì）薄不均, 而且麵積（jī）大的特殊零件, 其加工難度主要有以（yǐ）下兩點:
(1) 因零件麵大壁薄剛性不足, 壓緊點和支承點相對較遠, 在切削受力時, 容易產生塑性變形。
(2) 在切削時, 由於機床的自（zì）激振動, 斷續切削引起（qǐ）無規律的切削振動, 再加上夾具和（hé）外部其他的機械振（zhèn）動, 以及因刀具角度選擇不當等因素, 使得被切削表麵產生振紋, 嚴重影響零件表麵的（de）加工質量。
2. 加工工（gōng）藝
該零件加工工藝（yì）路線: 壓鑄（zhù）毛（máo）坯（pī）→表麵噴砂→鑽螺釘孔→粗、精車結合麵和子孔→粗、精車背麵與（yǔ）圓台平麵孔→銑密封（fēng）槽（cáo）→檢測驗收（shōu）等（děng）, 上述主要工序在（zài）數控車床和加工中心上完成。
在實施上述加工步驟時, 應控製工步（bù）的合理安（ān）排,有效地控製工件在切削時出現的變形, 以保證轉（zhuǎn）子孔的深度尺寸（cùn）。應采用先粗後精、先近後遠（yuǎn）、內外交叉（chā）、基麵（miàn）先行的原則進行, 即先粗車結合麵, 再粗車（chē）轉子孔,然後精車轉子孔, 最後精車結合麵, 采用這種交叉加工方法, 就可以減少熱應力（lì）變形的產生。
3. 夾具結構和（hé）設計要點
(1) 夾具（jù）結構 圖2 為關鍵工序車（chē）夾具結構的示意圖。夾具主要由夾具體3、浮動支承柱4、彈（dàn）簧5 和8、鎖緊螺釘6 和10、浮動支承釘7、中心（xīn）浮動支承9、頂壓支承柱12、倒錐內六角頭（tóu）螺（luó）釘13、圓柱定位銷2 和削邊（biān）銷（xiāo）1 等組（zǔ）成。
圖 2
1. 削邊銷 2. 圓柱定位（wèi）銷（xiāo） 3. 夾具體 4. 浮動支承柱5、8. 彈簧 6、10. 鎖緊螺釘（dìng） 7. 浮動支承釘9. 中心浮（fú）動支（zhī）承 11. 工件 12. 頂（dǐng）壓支承柱13. 倒錐內六角頭（tóu）螺釘
(2) 設計要點（diǎn） 因零件（jiàn）生產批量大, 在數控車床上設置了專用（yòng）工裝, 夾具體3 上設有圓（yuán）柱定位（wèi）銷2 和削（xuē）邊銷1。當工件11 安裝在圓柱定位銷2 上時, 其背麵則靠實在三個頂壓支承柱12 的端麵上, 隨（suí）即將倒錐內（nèi）六角頭螺（luó）釘13 穿過工件11 上麵已經壓鑄好的錐孔內, 將工件11 裝夾在頂（dǐng）壓支承柱12 上。但螺（luó）釘頭端麵（miàn）必須低於工件11 的加工平麵, 這是因（yīn）為工件11 的（de）定位麵短,采用這種頂壓支柱的裝夾形式, 才會（huì）獲得好的效果。為了防止加工時產生振動, 在頂壓支承柱12 的三角弦線（xiàn）中部（bù）設有浮（fú）動支承釘7 與工件11 接觸, 然後將鎖（suǒ）緊螺釘6 擰緊（jǐn）, 同（tóng）時還應（yīng）檢查中心浮動支承9 與工件11 接（jiē）觸情況, 並擰緊鎖（suǒ）緊螺釘（dìng）10, 完成工件11 的裝夾, 才能（néng）進入加工程序。
4.刀具和切削條件（jiàn）的選擇
(1) 選用適合工件特性的刀具 為了滿足鋁（lǚ）合金加（jiā）工特性, 粗（cū）車采用YD101 硬質合（hé）金（jīn）刀（dāo）具, 精車時采用聚晶金剛石刀具。其刀具角度（dù）是前角5°～20°, 後角4°～12°, 主偏（piān）角30°～90°, 粗車刀具取小值, 精（jīng）車刀具取大值, 以發揮粗精加工刀具的切削功能, 保證加工質量的穩定性。
(2) 切削用量的選擇 切削力的大小與切削用量密切相關, 在試驗中發現: 和進給量同時增（zēng）大後, 由於切削力增（zēng）大而工件變形也增大; 減小背吃刀量增大進給量時, 其切削（xuē）力反而有所下降, 但零件加（jiā）工表麵的切削殘留麵積增大, 表麵粗糙度值增大（dà）。所以（yǐ）, 在加工該（gāi）鋁合（hé）金泵體時, 精加（jiā）工采用（yòng）的背吃刀量a p = 0.08 ～0.15mm,進給量f = 0.1～0.15mm/r, 切削速度vc = 60 ～120m/min。
(3) 切削液選用調配 根據該工件材（cái）質以及刀具等因素綜合考慮, 選用乳化液, 采用濃（nóng）度較高的配比。現場調配時, 用手指蘸上己調配的切削（xuē）液, 雙指（zhǐ）接觸離（lí）開時能產（chǎn）生（shēng）拉絲現象即可。這樣調（diào）配的切削液滲（shèn）透力（lì）強, 使刀具與工件間形成一層潤滑膜, 減輕切（qiē）屑與刀具的摩擦和粘結（jié）程（chéng）度, 提高（gāo）了零件表麵加工質量。
5. 程編技巧
在零件加工時, 應合理利用數控車床的特殊功能來提高零（líng）件的加工精度。為（wéi）了使零件端麵加工獲得一致的表麵粗糙度, 利用數控車床的恒線速功能G96 指（zhǐ）令, 通過計算刀具距離工件中（zhōng）心的位置來改變主軸轉速, 使工件瞬間位置（zhì）與切削刃保持恒定線（xiàn）速度的關係, 以求達到整（zhěng）個加工（gōng）表麵的高質量水平。如果在零件端麵車（chē）削過程中出現變形現象, 在掌握規律後還可以利用數控車床的兩軸聯動（dòng）功能來進行削錐補償, 達（dá）到零件表（biǎo）麵的平麵度要求。
6. 結語
盤形薄壁零件加工的（de）刀具配備和切削要素以及切削（xuē）液（yè）的選擇, 是保證產品（pǐn）加工質（zhì）量的重要基（jī）礎。隻（zhī）要在（zài）施工前充分了（le）解工件材料的特性, 零件裝（zhuāng）夾的工藝特性,製定合理的工藝（yì）步驟和操作方法, 並（bìng）找出工藝係統中因切削影響工件變形, 產生（shēng）波紋等質量問題的因素, 並調整修正切削參（cān）數, 同時利用數控車床的特殊功能, 就一定能夠使零件加工表麵（miàn）達到高質量水平。機床夾具配置的好壞對零件加工質量起到舉足輕重的作用, 該夾具根據零件的特殊（shū）形狀, 將定位、支承、壓（yā）緊和浮動減振等構件設計成（chéng）柱式結構, 其剛度能完全滿足產品加工的質量要求, 而且加工效率比較高。
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如果（guǒ）您有機床行業（yè）、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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