薄壁配合件的數(shù)控車削加工研究

黃曉梅

薄壁配合件的數(shù)控車削加工研究

黃曉梅

（廣東省機(jī)械技師學(xué)院，廣東 廣州 510000）

薄壁配合件廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門當(dāng)中，薄壁零件具有質(zhì)量輕、節(jié)約材料以及結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，但是對(duì)薄壁配合件進(jìn)行車削加工較為棘手，需要應(yīng)用到較高精度的數(shù)控車削加工工藝。在對(duì)薄壁配合件的數(shù)控車削加工研究過程中，可以通過高精度的數(shù)控車床進(jìn)行加工來提升薄壁配合件的加工質(zhì)量，為薄壁配合件的加工提供有利依據(jù)。

薄壁配合件；數(shù)控車削；加工工藝；切削力

薄壁零件按照形狀分有殼體類和軸類薄壁零件兩種，殼體類薄壁零件可以采用數(shù)控銑削的加工方式，軸類薄壁零件可以采用車削加工的方式，在薄壁配合件的生產(chǎn)加工當(dāng)中，要對(duì)配合件的加工步驟進(jìn)行分析，下面通過實(shí)例來分析薄壁配合件的數(shù)控車削加工方法。

1 影響薄壁配合件加工精度的因素

刀具、機(jī)床、工件、切削力、切削熱以及其他隨機(jī)因素等會(huì)對(duì)薄壁配合件的精度造成影響，如圖1所示。薄壁配合件容易出現(xiàn)變形的原因有以下幾種：①在裝夾過程中會(huì)對(duì)薄壁零件造成變形，導(dǎo)致薄壁配合件的尺寸和形狀精度受到影響；②在切削過程中切削力也會(huì)對(duì)薄壁零件造成擠壓，影響工件的形狀；③在高溫環(huán)境下，薄壁零件受到熱效應(yīng)的影響會(huì)變形，刀具的高溫也會(huì)影響薄壁零件的加工精度。

圖1 影響薄壁配合件加工精度的因素分析

2 薄壁配合件的結(jié)構(gòu)分析

零件結(jié)構(gòu)如圖2所示。從圖2了解到該薄壁零件由四個(gè)部分組成，分別是圓柱面、逆圓弧、順圓弧以及內(nèi)螺紋，加工材料使用45號(hào)鋼，毛坯為內(nèi)輪廓基本相似鑄件φ85 mm×50 mm。該零件的壁厚為2 mm，而且對(duì)其精度的要求較高。為了能夠讓薄壁零件的加工滿足零件圖的要求，在加工的時(shí)候要注意夾具的設(shè)計(jì)、刀具的選擇與參數(shù)、切削用力以及編程方法等方面，對(duì)加工方案進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)之后，最終選擇能有效提高薄壁配合件加工精度的工藝方案。

圖2 零件結(jié)構(gòu)圖

3 薄壁配合件的加工工藝設(shè)計(jì)

3.1 薄壁配合件的操作步驟

將毛坯的左端夾緊到車床上，將其伸出卡盤的長度固定為20 mm，然后對(duì)毛坯的右端面進(jìn)行加工，將毛坯右端面的外輪廓先粗后精加工至直徑為80 mm×13.3 mm，使用直徑為26的鉆頭將孔鉆通，并對(duì)薄壁零件的內(nèi)輪廓進(jìn)行先粗后精加工，使用G76和G62進(jìn)行混合編程，將毛坯右端面內(nèi)輪廓進(jìn)行螺紋加工，然后將其掉頭，對(duì)毛坯的總長尺寸進(jìn)行控制，對(duì)零件的外輪廓進(jìn)行先粗后精加工，然后對(duì)工件進(jìn)行檢查，通過上述這些步驟將完成對(duì)薄壁零件的加工。

3.2 改善薄壁配合件加工變形的方法

3.2.1 夾具的選擇

使用不同夾具所產(chǎn)生的夾緊力有所不同，在加工薄壁配合件之前要根據(jù)零件的特點(diǎn)對(duì)夾具進(jìn)行選擇。普通的三爪卡盤在薄壁零件上的受力點(diǎn)少，與零件的接觸面積小，而且薄壁零件的壁薄、強(qiáng)度弱，當(dāng)薄壁零件在卡盤上夾緊時(shí)稍用力過大就會(huì)出現(xiàn)零件變形的情況，導(dǎo)致薄壁配合件出現(xiàn)誤差，所以，通常使用開縫套筒或者扇形軟卡爪的夾具來減小薄壁配合件的變形程度。

3.2.2 粗、精加工階段

對(duì)工件進(jìn)行粗車階段時(shí)，如果工件的切削余量較大，對(duì)零件的夾緊力稍大，則零件的變形程度較大。在對(duì)工件進(jìn)行精車階段時(shí)，施加的夾緊力可稍小，這樣零件的變形程度也相應(yīng)變小。對(duì)工件進(jìn)行粗車和精車之間要掌握好時(shí)間，在精車之前進(jìn)行時(shí)效處理能夠有效地消除之前切削力過大導(dǎo)致零件的變形程度，為零件的回形留出充足的時(shí)間。

3.2.3 刀具幾何參數(shù)的選擇

對(duì)刀具的幾何參數(shù)進(jìn)行合理選用也能夠改善薄壁配合件的加工變形程度。對(duì)薄壁零件進(jìn)行精車時(shí)，要將前角、主偏角、刃傾角進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦龃?，刀具的刃口要鋒利，對(duì)零件進(jìn)行切削的時(shí)候要輕快，減少對(duì)零件的切削力和切削熱，一般對(duì)車刀的修光刃取0.2～0.3 mm。不銹鋼材料的薄壁零件應(yīng)該使用優(yōu)化的刀具。使用的刀片為YW2硬質(zhì)合金材質(zhì)，當(dāng)加工1Cr18Ni9Ti不銹鋼時(shí)使用的這種刀片具有抗粘結(jié)性的特點(diǎn)。

3.2.4 切削液的使用

切削液對(duì)切削的過程有潤滑作用，要按照薄壁零件的加工要求來選擇合適的切削液，對(duì)零件充分澆注切削液，降低切削過程產(chǎn)生的切削熱。另外，切削液還有清洗和防銹的作用，在加工薄壁配合件時(shí)要合理使用切削液，從而改善薄壁配合件的變形程度。

3.3 數(shù)控車削當(dāng)中的切削用量

在加工薄壁配合件時(shí)，要對(duì)切削用量進(jìn)行合理選擇，否則很容易在薄壁零件的表面出現(xiàn)應(yīng)力，不僅會(huì)對(duì)配合件的表面質(zhì)量造成影響，還會(huì)在切削力方面產(chǎn)生影響，出現(xiàn)大量的切削熱，增加了零件的變形程度。對(duì)具體的薄壁配合件要進(jìn)行切削用量的具體分析，使用數(shù)控車削加工該工件右端面時(shí)，要讓主軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到300～400 r/min，進(jìn)給工件的速度在每轉(zhuǎn)F0.1 mm～0.15 mm。使用麻花鉆時(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速為400～500 r/min，切削零件的深度為通孔。

3.4 數(shù)控車削加工程序的編寫

數(shù)控機(jī)床的型號(hào)為CAK6150P，使用的數(shù)控系統(tǒng)是FANCU01，對(duì)薄壁零件的右端面、直徑為80 mm×13.3 mm的圓柱面進(jìn)行粗加工和精加工時(shí)使用G00和G01指令，操作程序較為簡單。對(duì)薄壁零件的內(nèi)輪廓進(jìn)行粗加工時(shí)，因?yàn)槭褂玫氖莾?nèi)輪廓較為相似的鑄件，所以用G73指令進(jìn)行固定循環(huán)。這是一種仿形加工指令，對(duì)鑄件或者毛坯鍛件的加工非常適用，使用這一指令對(duì)零件的內(nèi)輪廓進(jìn)行加工編程時(shí)要注意將起刀點(diǎn)的直徑控制在直徑28以下，如果從軸和軸雙向進(jìn)刀，則要給進(jìn)退刀留有足夠的空間。

4 加工薄壁配合件的安全操作規(guī)程

在進(jìn)行加工之前，操作人員要穿好防護(hù)服，女性操作員要帶好工作帽，在工作的過程中不要佩戴手套。為了防止鐵削傷人，刀具的刃磨角度要使鐵削呈團(tuán)狀。當(dāng)數(shù)控車床在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，要禁止操作人員清除鐵削，不能接觸工件，防止發(fā)生不必要的危險(xiǎn)。將工件牢固地裝夾在數(shù)控車床當(dāng)中，固定之后操作人員要進(jìn)行檢查，防止在車床主軸旋轉(zhuǎn)過程中工件松動(dòng)，出現(xiàn)工件飛出的情況，或者在數(shù)控車床車削加工時(shí)扎刀。機(jī)床開始切削前要關(guān)閉防護(hù)門再啟動(dòng)機(jī)床主軸。

5 結(jié)束語

總而言之，數(shù)控車床在操作過程中經(jīng)常會(huì)對(duì)薄壁配合件進(jìn)行加工，采用高精度的數(shù)控車削對(duì)薄壁配合件進(jìn)行加工，其配合件的成品合格率能夠完全滿足生產(chǎn)的要求，能夠有效保證配合件不產(chǎn)生變形。從業(yè)人員可以按照這種裝夾結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行定位和使用，從而大大提高薄壁配合件的加工質(zhì)量和效率。

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TG519.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.035

2095－6835（2019）13－0085－02

〔編輯：張思楠〕