喬衛(wèi)俊

【摘 要】薄薄壁零件是較難加工的零件，這類零件在切削力作用下，容易引起熱變形和產(chǎn)生振動和變形，影響工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度，這類零件的壁厚與它的徑向、軸向尺寸相比較，相差懸殊，所以薄壁零件的剛性較差，易變形，裝夾成為加工質(zhì)量和提高效率的關(guān)鍵。此外，部分精密零件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高，而且需要多次換位裝夾找正費工費時，生產(chǎn)準(zhǔn)備時間過長，影響加工效率，給車削加工帶來一定的困難，本文就薄壁零件車削加工中常出現(xiàn)的問題、解決辦法以及加工技巧進行一些探討。

【關(guān)鍵詞】薄壁零件；加工問題；裝夾方法；加工技巧

1.薄壁零件加工問題分析

加工薄壁零件時，會遇到各種問題，要解決這些問題就必須根據(jù)其不同的特點，找出薄弱環(huán)節(jié)，選用不同的工藝方法和夾緊方法來保證加工要求。

（1）工件裝夾不當(dāng)產(chǎn)生變形。用三爪卡盤夾緊薄壁外圓，車削完成卸下后，被卡爪夾緊部分會因彈性變形而漲大，導(dǎo)致零件呈多角形。為了減少變形，使用前車削扇形軟卡爪內(nèi)孔及內(nèi)端面并符合零件定位外圓尺寸的0.05mm，且保持內(nèi)孔與端面垂直，同時采用外加開口套筒或改用特殊軟爪等措施來增大接觸面積，使夾緊力均勻分布。

（2）相對位置調(diào)整不準(zhǔn)，產(chǎn)生壁厚不均。工件、夾具、刀具與機床主軸旋轉(zhuǎn)中心的相對位置調(diào)整不準(zhǔn)，引起工件幾何形狀變化和壁厚不均勻。

（3）有些薄壁零件均勻性要求很高，但其尺寸精度要求卻不高。這類工件若采用剛性定位，則誤差較大，壁厚極易超差。

（4）刀具的選用會影響零件的精度和表面粗糙度。精車薄壁零件孔時，刀桿的剛度要高，修光刃不宜過長（一般取0.2-0.5mm），刀具刃口要鋒利，同時注意冷卻潤滑，否則影響加工表面粗糙度；精車深孔薄壁時，要注意刀具的磨損情況，特別是車削高強度材料的薄壁時，往往由于刀具逐漸磨損而使工件孔徑出現(xiàn)錐度。

2.零件裝夾是影響加工效率的重要因素

薄壁零件剛性差，在加工過程中因受到切削力、夾緊以及切削熱和殘余應(yīng)力的影響而極易產(chǎn)生變形，所以控制加工變形是保證薄壁零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵。眾多控制加工變形的措施有進給量局部調(diào)整、改進裝夾方案和改進毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性等，其中裝夾方案是重要的一項。

夾具的主要作用是通過合理布置夾具和支撐塊的位置及合適的夾緊力，在加工過程中對工件進行定位、約束和支撐。薄壁工件在裝夾中的位置受夾緊力引起的工件夾緊點局部剛性轉(zhuǎn)動，從而使工件相對于刀具的位置發(fā)生改變。工件在機床上的裝夾精度也是影響加工精度的重要因素，25%-50%的加工誤差是由裝夾引起的，因此通過優(yōu)化裝夾方案來減小裝夾引起的彈性變形是提高加工精度和生產(chǎn)效率的重要途徑。

3.薄壁工件車削時的裝夾方法

對車削加工來說，比較常見而且車削比較困難的是車薄壁類工件，薄壁類工件剛度低，在夾持力、切削力作用下很容易產(chǎn)生變形，容易導(dǎo)致吃刀深度不均和讓刀等等現(xiàn)象。另外薄壁零件容易因溫度升高而變形，使加工后的孔出現(xiàn)形狀和尺寸誤差。為了防止薄壁零件因夾緊和車削變形，一般地裝夾及加工必須在保證內(nèi)外原軸線的同軸度、端面與內(nèi)孔軸線的垂直度，以及兩平面的平行度前提下完成，可采取以下幾種方法：

（1）采用開口套裝夾：用開口套改變?nèi)ūP的三點夾緊為整圓抱緊，即用三爪卡盤夾持開口套使其變形并均勻抱緊薄壁套后再車削內(nèi)孔。

（2）采用大弧形軟爪裝夾：改裝三爪卡盤的三個卡爪，在三個通用卡爪上焊接大弧形軟爪，增大夾持面積，減小薄壁套的夾緊和車削變形。注意在把大弧形軟爪與原三爪卡盤的三個卡爪焊接后適當(dāng)放置一段時間，讓其自然變形，然后對大弧形軟爪應(yīng)有足夠的徑向厚度，使其有足夠的剛度。在使用一定時間后，再次進行“自干自”的精密車削，確保精度不變。

（3）直徑大、尺寸精度和形位精度要求較高的圓盤薄壁工件，可裝夾在花盤上車削。在花盤上用螺釘固定一個定位盤，注意在固定前要用千分表調(diào)整定位盤的外圓與車床主軸同軸，用兩個或四個壓板軸向壓緊薄壁套后就可以車削內(nèi)孔。在夾緊時注意不要完全壓緊一個壓板后，再壓緊另一個壓板，而是對稱地逐漸使各個壓板壓緊薄壁套，這樣不會因夾緊力而使薄壁套變形，車削完整后，也是對稱地逐漸松開各個壓板。車削時，先將工件裝夾在三爪自定心卡盤上粗車內(nèi)孔及外圓，各留1-1.5毫米精車余量，并精磨兩端面至長度尺寸。然后將工件裝夾在花盤上精車內(nèi)孔及內(nèi)端面。精車內(nèi)孔裝夾方法：先在花盤面上車出一凸臺，凸臺直徑與工件內(nèi)孔之間留0.5-1毫米間隙，用螺栓、壓板壓緊工件的端面，壓緊力要均勻，找正后即可車削內(nèi)孔及端面。精車外圓時裝夾方法：將三點接觸式壓板通過螺栓適當(dāng)壓緊，即可車削外園。以上兩種夾緊方法，由于用力均為軸向，工件不易變形。

4.薄壁零件的車削加工技巧

薄壁零件的幾何形狀和技術(shù)要求各不相同，車削薄壁零件后工件易變形，這主要是工件內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力和由夾緊力不均勻而產(chǎn)生的夾緊外應(yīng)力。所以要根據(jù)他們的特點和要求選擇合理的工藝方案，這是保證薄壁零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵，同時要從防止變形和保證精度出發(fā)去設(shè)計加工工藝。

薄壁零件的車削一般應(yīng)把粗車和精車加工分開進行，可消除粗車時切削力過大而產(chǎn)生的變形，粗車后進行退火等處理，可減小其內(nèi)應(yīng)力。有些零件形狀復(fù)雜，精度要求高，需要在粗車和精車之間增加半精車工序，使粗加工產(chǎn)生的變形逐漸得到修正，幾何形狀和尺寸精度逐步得到提高。當(dāng)使用同一基準(zhǔn)、一次裝夾完成工件半精車與精車加工時，應(yīng)用開口套筒及專用扇形軟卡裝夾薄壁工件，可增大裝夾接觸面積，使夾緊力均勻分布在薄壁工件上，以減少工件的變形。在精車前松開工件，并把它稍微轉(zhuǎn)動一下，使它恢復(fù)到自由狀態(tài)。其中要減小外應(yīng)力的方法之一就是在精車前松動一次夾緊，或調(diào)整一下工件位置后再夾緊，可起到減少和改善薄壁工件變形的作用，再把工件夾緊進行精車，同樣能達到修正變形的目的。同時使用夾具時應(yīng)減少工件夾緊與車削時的變形，以此保證薄壁質(zhì)量。

另一種簡便易行的釋放工件外應(yīng)力的工藝方法：首先粗車端面、外圓和內(nèi)孔，車削長度大于工件長度；松動一次三爪，半精車端面、外圓和內(nèi)孔；其次在外圓上按工件長度車一個槽，注意槽的底徑要大于精車后工件的內(nèi)孔直徑；最后再沿槽切斷。用這種方法車削的薄壁件，變形情況大為減小，其原因就是車出的槽使工件釋放出了夾緊力不均而產(chǎn)生的外應(yīng)力，使精車時，工件處于無應(yīng)力變形狀態(tài)，接近自由狀態(tài)，車斷后工件仍然保持了車削時的形狀和尺寸精度。

此外，合理選擇刀具幾何角度、切削用量和切削液也至關(guān)重要。粗加工時，背吃刀量和進給量可以大些；精加工時，背吃刀量一般在0.2-0.5mm，進給量一般在0.1-0.2mm/r，甚至更小。切削速度對切削力影響不大，但要根椐工件材料、工件直徑、刀具材料及角度，控制在一定范圍內(nèi)，一般取Vc=6-120m/min。精車時盡量用高的切削速度，但要采取一定的措施，防止工件的共振，降低工件表明的粗糙度值。切削速度同時也是影響刀具耐用度的主要因素。如果切削速度高，刀具容易磨損，刀具鋒利程度的減弱，也同樣會引起切削力的增加。因此切削深度和走刀量不宜過大，否則稍遇振動極容易產(chǎn)生“軋刀”，減小切削時的吃刀力將會大大減少工件變形，而采用較大的主偏角、稍大的前角、較小刀尖圓弧半徑的鋒利車刀，則吃刀力較?。煌瑫r切削時吃刀深度小些，并采用充足冷卻潤滑液等方法都將減少工件變形。所以只有適當(dāng)?shù)匕才殴に図樞颍牟僮鞑拍鼙ＷC薄壁工件的加工質(zhì)量。

5.結(jié)語

通過實踐，按上述工件裝夾方法和加工技巧手段，對加工后薄壁零件進行檢測，從中可知采用以上方法保證了工件的尺寸及加工精度，同時降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)生產(chǎn)取得良好的經(jīng)濟效益。

【參考文獻】

[1]車削加工禁忌事例.機械工業(yè)出版社.

[2]實用車削操作技巧450例.化學(xué)工業(yè)出版社.