薄壁零件加工裝夾方法及車削加工技巧

任健強

（廣東江門市技師學院，廣東 江門 529000）

薄壁零件加工裝夾方法及車削加工技巧

任健強

（廣東江門市技師學院，廣東 江門 529000）

通常所說的薄壁零件是機械配套零件中認為的徑向小、軸向尺寸較小的一種容易變形的零件，然而這種零件因為重量輕、消耗材料較少、具有較低的成本，從而被廣泛運用。當前的車削加工工藝中普遍存在的容易變形的問題、較大的因素就是因為薄壁零件加工技術(shù)不成熟引起的，尤其是薄壁零件的裝夾以及車削等環(huán)節(jié)，并沒有經(jīng)過大量的實踐操作。本文從薄壁零件的加工裝夾工藝以及車削的加工技巧兩方面入手，介紹了成熟的薄壁零件加工裝夾方法和車削加工技巧、能夠有效的減少零件本身因為容易引起熱變形以及振動變形導(dǎo)致的材料損失等問題。

薄壁零件；裝夾技巧；車削加工工藝；加工質(zhì)量；加工效率

傳統(tǒng)的薄壁零件具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單等良好優(yōu)點，但是在進行車削加工工藝過程中容易因為產(chǎn)生較強的震動而變形，一般情況下，為了提升加工工藝的精度，在薄壁零件的加工裝夾過程中，會在最后的精加工之后進行光切加工，這也是導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低、工時延長的主要原因。研究薄壁零件加工裝夾的有效方法以及完善車削加工技巧是當前提升零件質(zhì)量的重要課題。

1 薄壁零件加工及車削加工中遇到的問題

1.1 薄壁零件存在容易變形的問題

一般情況下，薄壁套類零件都具有內(nèi)外直徑差距較小的特點，同時也具有較弱的強度，在車床作業(yè)中，如果在三爪自定心卡盤上進行直接方式的夾緊，就會導(dǎo)致三個爪點的局部不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致零件整體的變形。傳統(tǒng)的解決方式就是將零件上的每一個可以夾緊的點做一個均衡的穩(wěn)定，加大零件裝夾的接觸面積，這樣就使得零件整體的變形量減輕。然而這種傳統(tǒng)的解決方式并不能完全的解決薄壁零件變形的本質(zhì)問題，還需要進一步進行研究，盡可能的采用轉(zhuǎn)移的方式在夾緊點里面的作用點上進行裝卡，也就是在薄壁零件的內(nèi)徑進行夾緊處理。

1.2 車削加工切削用量選取不合理

薄壁零件在進行車削時會導(dǎo)致變形是多方面的，不僅有在進行裝夾作業(yè)時因為夾緊力不合適或者是進行切削工作時的力度不合適導(dǎo)致的變形，還有可能因為作業(yè)產(chǎn)生的阻礙力阻止刀具在進行切削時形成的彈性變形或者塑性變形，尤其是在刀具車削時，最好使用高速鋼材質(zhì)的刀具，選取前角6°～30°為宜；如果使用硬質(zhì)合金刀，就應(yīng)該將前角角度選在5°～20°為宜。還有一種特殊的情況就是熱變形，無論是那種形式的變形都有因為車削加工時對車削用量的選取不合理因素。導(dǎo)致變形的主要原因一方面與切削力的大小以及切削的用量相關(guān)，從金屬切削的原理上也可以清楚，切削的兩個重要因素：一是背吃刀量以及進給量同時加大，這就會因為切削力的增大導(dǎo)致零件變形；二是減少背吃刀量，同時增大進給量，這雖然會導(dǎo)致車削薄壁零件的切削力，但是也會因為工作表面剩余的面積過大，使得薄壁零件的內(nèi)應(yīng)力加大，也會導(dǎo)致薄壁零件變形。總之，在進行薄壁零件的車削加工時一定要對切削的用量選取恰當，這就需要不斷的加強薄壁零件的裝夾加工方法以及車削的加工技巧。

1.3 切割薄壁零件的刀具幾何角度的選取不合適

薄壁零件在進行車削過程中，選取合理的刀具至關(guān)重要，尤其是對于刀具幾何角度的選擇，不僅會影響切削力的大小，也會影響車削過程中產(chǎn)生的熱變形程度，值得關(guān)注的是，在薄壁零件的工作表面微觀質(zhì)量的把握也很重要。一方面主要是因為刀具的前角大小決定著薄壁零件的切削變形的程度，刀具的鋒利程度如何也會影響薄壁零件加工的質(zhì)量。另一方面，除了刀具的幾何角度，還需要選取合理的切削液，質(zhì)量良好的切削液不僅減小切割薄壁零件的切削力，也會提升薄壁零件表面的光滑度，最重要的一點就是這種作業(yè)不會對切削的熱度產(chǎn)生影響，還會保證薄壁零件的加工質(zhì)量。

2 薄壁零件加工裝夾方法以及車削技巧的有效建議

2.1 加強薄壁零件的幾何形狀和車削技巧

市面上因為薄壁零件加工變形產(chǎn)生的質(zhì)量問題很多，車削薄壁零件后會導(dǎo)致工件變形的主要原因是工件的內(nèi)部存在一定的內(nèi)應(yīng)力，如果夾緊力不均勻就會產(chǎn)生夾緊的外應(yīng)力，兩種作用力度下很難保證薄壁零件不變形，因此，要根據(jù)薄壁零件的自身特點以及幾何形狀，選取合理的加工裝夾方案，保證薄壁零件的加工質(zhì)量是進行作業(yè)的關(guān)鍵。另一方面，不僅要防止薄壁零件的變形，還要在車削技巧上保證車削的精度，從這個角度去設(shè)計加工工藝方案。

一般情況下，加工薄壁零件的做法是將粗車和精車的加工分開進行，其原因不僅是為了消除車削力度過大產(chǎn)生的內(nèi)部變形，還為了防止在進行粗車后退火工作處理的不及時可能產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。因為薄壁零件的形狀復(fù)雜，對精度要求較高，粗車和精車之間的半精車處理工序要根據(jù)薄壁零件的幾何形狀和尺寸精度進行修正，這時候就要注意，對同一基準、一次性裝夾完成的半精車加工，可以使用開口套筒以及專用的扇形軟夾對薄壁工件進行處理，保證增大裝夾零件的接觸面積，使得薄壁零件的夾緊力均勻的分布在薄壁零件的全部分，從而有效的減小零件的變形。如圖1和圖2所示，圖1利用傳統(tǒng)的方式在三爪心卡盤上直接安裝薄壁零件裝卡，從圖形中就可以看出很容易造成薄壁零件的變形，然而利用圖2中的方法，利用開口縫套筒或者是扇形軟卡來裝卡，既增強了薄壁零件內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力，也不會輕易的導(dǎo)致零件變形，是當前比較常用的一種方法。

圖1 三爪心卡盤上直接裝卡

圖2 開口縫套筒或扇形軟卡裝卡

2.2 釋放薄壁零件的外應(yīng)力，保證零件加工質(zhì)量的工藝技巧

在進行薄壁零件的簡便易行的加工過程中，為了能夠有效的釋放薄壁零件的外應(yīng)力，首先應(yīng)該將粗車端面、內(nèi)孔以及外部圓要保證協(xié)調(diào)一致，保證車削的大小長度比薄壁零件的長度長，加工過程中要松動一次三爪。另外，為了保證零件內(nèi)外穩(wěn)定，可以選擇轉(zhuǎn)移夾緊力作用點的方法進行裝夾，保證零件內(nèi)外應(yīng)力的協(xié)調(diào)一致性。如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)移夾緊力作用點方法裝卡

值得注意的是，對于半精車來說，外圓要根據(jù)長度設(shè)置一個槽，注意保證槽的底徑要比精車的后工件的內(nèi)孔直徑大，使用此方法車削的薄壁零件，產(chǎn)生變形的情況會大大減少。主要原因是因為半精車的槽會將釋放出的夾緊力與零件內(nèi)部產(chǎn)生的外應(yīng)力相中和，使得精車工作進行時沒有應(yīng)力變形情況的出現(xiàn)，保證零件整體接近于一種自由狀態(tài)，更重要的是保證了薄壁零件車削時的形狀以及尺寸精度。注意，在精車時，盡量的使用較高的切削速度，防止零件加工時產(chǎn)生共振，降低薄壁零件表面的粗糙程度，因為切削的速度也是影響刀具壽命的一個主要因素，切削的遲刀深度較小，或者采用充足的冷卻潤滑液等方式，減少薄壁零件的變形，還可以適當?shù)陌才疟”诹慵庸すに嚨捻樞?，保證加工質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，薄壁零件加工裝夾方法的選擇對于零件的質(zhì)量至關(guān)重要，為保證薄壁零件的質(zhì)量，對其裝夾方法和車削加工技巧進行加工后的檢測是薄壁零件加工工序的最后一步，采用以上方法可以保證薄壁零件的工件尺寸以及加工的精度，最重要的一點是，保證薄壁零件加工的成本。同時，在進行薄壁零件加工時，前期的工藝優(yōu)化以及對零件加工品質(zhì)的分析也至關(guān)重要。無論是優(yōu)化工藝還是加強薄壁零件的加工技巧，都是為了提升薄壁零件的加工質(zhì)量，取得零件加工的雙向收益。

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