一劑良藥，專治薄壁類零件的“疑難雜癥”

jiajoin

眾所周知，作為加工零件中的“老大難”，薄壁零件因剛性差，在加工中容易因?yàn)榱慵�的形位誤差增大而不易保證零件的加工品質(zhì)。車削薄壁零件時(shí)，由于零件的剛性差，薄壁件的變形通常表現(xiàn)為體積的脹大或縮小，同時(shí)在加工的過程中伴隨著彎曲、扭曲、橢圓、翹曲等變形。今天給大家分享一篇文章，相信看完之后，再次遇到薄壁類零件時(shí)夾具老鐵們會(huì)更加胸有成竹。

一、影響薄壁件加工精度的因素

影響薄壁件加工精度的因素主要有兩方面：

①由于工件壁薄，由工件、刀具和夾具組成的切削系統(tǒng)剛性較差，裝夾工件時(shí)，在夾緊力的作用下極易產(chǎn)生變形。切削加工過程中易產(chǎn)生切削振動(dòng)，在切削力，特別是徑向切削力即背向力的作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

②由于工件壁薄，切削熱會(huì)引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制。特別是對(duì)于線膨脹系數(shù)較大的金屬薄壁零件，如果在一次安裝中連續(xù)進(jìn)行粗車、半精車、精車，由于切削熱引起的零件熱變形，會(huì)對(duì)尺寸精度產(chǎn)生極大影響，有時(shí)甚至?xí)�使零件卡死在夾具上。

圖1 薄壁類零件

為防止和減少薄壁零件變形，可以采取如下的工藝措施: 采取工件分階段加工可減少工件熱變形對(duì)加工精度的影響；采取增加裝夾接觸面和采用軸向夾緊夾具，為減少工件裝夾變形，同時(shí)還應(yīng)合理選擇刀具幾何參數(shù)和合理選用切削用量。

二、示例：薄壁零件的加工工藝分析

2.1:零件的工藝分析

如圖1所示薄壁套零件，材料為45號(hào)無縫鋼管(d70×7)，零件外圓直徑尺寸分別為

mm，內(nèi)孔直徑尺寸為

mm，壁厚為2mm，長(zhǎng)度尺寸為40mm，

mm外圓的圓度誤差小于0.02mm，其對(duì)于孔

mm的同軸度誤差小于0.02mm，整個(gè)零件直徑尺寸精度和形位精度及表面粗糙度都要求很高。

圖2 薄壁套

從零件圖樣要求及材料來分析壁厚為2mm，屬于典型的薄壁零件，材料為45鋼。該零件的剛性較差，夾緊力太小，在切削力作用下，工件易晃動(dòng)，夾緊力過大，工件變大。因此需要充分考慮裝夾定位的問題。如果采用常規(guī)方法裝夾及加工工件，將受到軸向切削力和熱變形的影響，工件會(huì)出現(xiàn)彎曲變形，很難達(dá)到技術(shù)要求。

2.2:加工工藝

①用三爪卡盤裝夾，找正工件。粗車零件各直徑尺寸留1mm半精車和精車余量；

②用鏜孔刀半精車和橫刃精車刀精車

mm內(nèi)孔至尺寸要求；

③倒角及去毛刺；

④切斷，保證總長(zhǎng)40mm；

⑤用可脹錐度套脹緊夾具裝夾薄壁套，分別用外圓精車刀和橫刃精車刀來半精車和精車外圓部分，至尺寸要求。

三、專用夾具的結(jié)構(gòu)和使用方法

根據(jù)粗、精加工分開原則，加工順序采用先粗車，再半精車，外圓留1mm余量，最后精車外圓。通過對(duì)該零件的結(jié)構(gòu)工藝分析可知：在精車外圓時(shí)，零件在裝夾力、切削力、切削熱作用下易產(chǎn)生變形，加工精度難以保證。為解決這一難題，設(shè)計(jì)了薄壁套零件加工的車床夾具——可脹錐度套脹緊夾具，如圖3所示。當(dāng)粗加工完成、內(nèi)孔精加工結(jié)束后，采用該夾具以工件的內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)面來進(jìn)行工件外圓的半精加工和精工。

圖3 可脹錐度套脹緊夾具

該夾具由錐度心軸、可脹錐度套、彈簧、鎖緊螺母、墊圈組成。錐度心軸(見圖4)為夾具主體，材料為65Mn。安裝時(shí)，將錐度心軸左端用莫氏6號(hào)圓錐柄安裝在車床主軸錐中，并用螺栓桿拉緊。再依次安裝彈簧、可脹錐度套、墊圈和鎖緊螺母。其中，錐度心和可脹錐度套是以1: 30內(nèi)外錐面配合。墊圈的兩端面應(yīng)平行，一般應(yīng)經(jīng)過磨削。必要時(shí)可采用球面墊圈。加工前擰緊鎖緊螺母，從而推動(dòng)可脹錐度套在錐度心軸上左移，使可脹錐度套沿圓周均勻漲開，實(shí)現(xiàn)了工件與可脹錐度套之間的無間隙可靠夾緊，保證了零件的加工精度。零件加工結(jié)束后，只需松開鎖緊螺母，可脹錐度套在彈簧力的作用下向右移動(dòng)并且產(chǎn)生徑向收縮，將加工好的工件取下。

圖4 錐度心軸

1-錐度心軸 2-工件 3-彈簧 4-可脹錐度套 5-墊圈 6-鎖緊螺母

四、可脹錐度套零件的設(shè)計(jì)

在整套夾具中，可脹錐度套起著重要的作用，可脹錐度套的漲開與收縮控制著工件的夾緊與放松。如圖4所示，可脹錐度套圓周上開有6條對(duì)稱分布的槽，可脹錐度套的內(nèi)孔采用1∶30的錐度與錐度心軸進(jìn)行配合，可以有效保證彈性套能迅速漲開和收縮，并且使工件的圓周受力均勻。使工件與可脹錐度套之間能無間隙可靠夾緊，保證了零件的尺寸精度。為提高可脹錐度套的使用壽命，零件采用65Mn材料制造經(jīng)淬火處理，硬度可達(dá)到HRC55～58，然后與錐度心軸配磨，再進(jìn)行線切割開口。

圖5 可脹錐度套

五、加工參數(shù)的合理選擇

5.1:切削用量的選擇

減少切削加工中的切削力是防止和減少薄壁零件變形的有效工藝措施。切削用量三要素的合理選擇能減少切削力，從而減少變形，能有效的保證零件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度，因此如何優(yōu)化切削用量三要素成為切削加工的關(guān)鍵。薄壁套零件在粗加工時(shí)，背吃刀量ap和進(jìn)給量f可以取大些；精加工時(shí)，背吃刀量ap控制在0.2~0.3mm，進(jìn)給量f 取0.1～0.2mm/r甚至更小，切削速度VC取3m/min～5m/min。

5.2:刀具參數(shù)的選擇

增大刀具的前角γ和后角α能減小切削時(shí)產(chǎn)生的塑性變形，減少后刀面與加工表面之間的摩擦。同時(shí)，大前角刀具的切削刃鋒利，能切下很薄的切屑層，提高工件表面品質(zhì)，但過大的前角γ和后角α，會(huì)使車刀的楔角β過小，從而降低刀尖的強(qiáng)度，加速刀具的磨損，所以必須合理的選擇刀具的幾何參數(shù)。薄壁套零件，材料為45號(hào)鋼，可以采用YT30硬質(zhì)合金刀具，刀具的前角γ取5°～20°；刀具的主偏角κ對(duì)切削力的影響較大，為減小切削力，可以選取較大的主偏角，取75°～90°。

結(jié) 語

可脹錐度套脹緊夾具利用可脹錐度套消除工件徑向夾緊變形的問題，實(shí)現(xiàn)了夾具與工件之間無間隙配合，具有夾緊可靠、定位精度高、工件裝夾方便、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。采用該夾具實(shí)際加工薄壁套零件，加工過程平穩(wěn)，無噪音。經(jīng)檢驗(yàn)，同軸度、圓度誤差在0．02mm內(nèi)，精度完全符合工件的工藝要求。同時(shí)減少了裝夾校正的時(shí)間，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率

鮑寒2013

用過的路過

只有快樂

這劑良藥好

xiaobing86203

樓主分享得確實(shí)是技術(shù)工藝工序保證要領(lǐng)，但這些都是建立才機(jī)床得剛度與精度得基礎(chǔ)上，否則，再精益得生產(chǎn)方法也無法保證。

韓寒11

薄膜卡盤也可以考慮使用

鄭yijun

真不錯(cuò)

x、y

學(xué)習(xí)了

Forget-_ueqoG

不錯(cuò)不錯(cuò)