普通車床加工薄壁套類零件

劉小蘭

【摘 要】本文主要闡述了在普通臥式車床上加工薄壁套類零件的加工方法與技巧。首先從影響薄壁零件變形的因素入手，分析了薄壁零件在加工過程中產(chǎn)生變形的原因，根據(jù)這些原因，從而提出了薄壁零件在普通車床上的加工過程中采取的一些預(yù)防措施和方法與技巧。

【關(guān)鍵詞】薄壁零件；切削力；加工方法；技巧

目前在各工業(yè)部門己較廣泛的采用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的金屬薄殼零件，為了適用薄壁零件制造加工的需要，機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)正朝著“無切削或少切削”方向發(fā)展，比如采用板材進(jìn)行滾壓、沖壓、焊接等工藝，即可節(jié)省材料、機(jī)床設(shè)備和加工工時(shí)，又能達(dá)到質(zhì)量好、產(chǎn)量高、成本低的要求。但是，畢竟還有一些薄壁零件的結(jié)構(gòu)不能采用滾壓、沖壓或焊接等工藝來代替。例如具有形狀復(fù)雜的環(huán)形橫截面零件，只能采用車削方法，對于這一類環(huán)形零件的車削加工，因其結(jié)構(gòu)單薄、零件尺寸較大、環(huán)形截面復(fù)雜及材料切削性較差，因此難以保證零件的加工精度。

一、影響薄壁零件變形的因素

所謂薄壁零件是指厚度與直徑之比超過1：50的零件，其共同特點(diǎn)是壁薄、強(qiáng)度低、抵抗變形能力差。因此，車削薄壁零件的主要問題是變形，而產(chǎn)生變形的主要原因體現(xiàn)在以下幾方面：

1.是由裝夾引起的變形。由于薄壁套類零件的內(nèi)、外圓直徑差很小，強(qiáng)度很低，如果在車床的三爪自定心卡盤上直接夾緊，零件的局部受到三個(gè)卡爪點(diǎn)的夾緊，從而使零件變形，影響零件的尺寸和形狀精度。

2.其次是在切削過程中受到切削力的擠壓和牽引導(dǎo)致的工件變形。切削力的大小與切削用量的選擇密切相關(guān)，從金屬切削原理可知，背吃刀量ap、進(jìn)給量f、切削速度vc是切削用量的三個(gè)要素，如果背吃刀量和進(jìn)給量選擇的較大，則切削力也會(huì)隨著增大，進(jìn)而零件的變形就會(huì)增大，而如果減小背吃刀量，增大進(jìn)給量，切削力雖然會(huì)有所下降，但零件表面殘余面積會(huì)增大，表面粗糙度只增加，是強(qiáng)度不好的薄壁零件內(nèi)應(yīng)力增加，同樣也會(huì)導(dǎo)致零件的變形。

3.還有就是由于零件的剛性差，在切削過程中機(jī)床易產(chǎn)生振動(dòng)，從而使零件發(fā)生變形；零件的厚度太薄，切削過程中產(chǎn)生的切削熱也會(huì)引起零件產(chǎn)生熱變形；當(dāng)每切除一層金屬層時(shí)，由于應(yīng)力釋放也會(huì)造成零件的變形。這些因素都會(huì)影響零件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

二、減小薄壁零件車削時(shí)變形的措施

通過對薄壁零件加工時(shí)產(chǎn)生變形的影響因素的分析，我們知道薄壁零件在撤銷過程中，主要需要克服的難點(diǎn)就是如何防止或減小零件的變形。根據(jù)其影響因素，我們可以從以下幾方面入手來有效的預(yù)防和減小零件在加工過程中產(chǎn)生的變形：

1.首先針對由裝夾引起的變形問題，通過分析知道只要將每一個(gè)點(diǎn)的夾緊力都保持均衡，增大零件的裝卡接觸面，就能有效的減少零件的變形量。因此，可采用扇形軟卡爪、開口縫套筒或芯軸來裝卡零件。扇形軟卡爪和開口縫套筒方法的特點(diǎn)是：增加了裝夾時(shí)的接觸面，使夾緊力均勻的分布在工件的夾緊面上，其夾緊力大、零件變形小，操作又簡單方便，成不低。芯軸裝卡則是將主要造成零件變形的軸向夾緊力改為徑向夾緊，且徑向夾緊力由內(nèi)向外分布，防止裝卡變形。

4.增加半精車熱處理工序，將變形應(yīng)力釋放，在粗車過后，增加半精車，將零件薄壁徑向尺寸只留 余量，并在半精車后加熱處理，退火時(shí)將零件平放在鑄鐵板上，溫度控制在 左右，，這樣能熱校平，同時(shí)也可釋放內(nèi)應(yīng)力，減小零件的變形。

三、薄壁零件的加工方法

如果加工如圖2所示的薄壁套筒，除了圖中所示的要求外，內(nèi)外圓還有0.02mm的同軸度公差。

1.夾具選擇 可以先加工內(nèi)孔和一個(gè)端面，此時(shí)留較大的余量，采用開口縫套筒裝夾。在最后一道工序中采用如圖3所示的彈性心軸裝夾加工外圓。該夾具的核心元件是彈性套5，在心軸1上裝有一對錐套2和6，擰動(dòng)螺母8使其向右移動(dòng)時(shí)，錐套給彈性套一個(gè)徑向力，將工件4脹緊，反方向擰動(dòng)時(shí)工件松開。其中定位銷3和7是防止彈性套與錐套以及錐套與心軸之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。該夾具使夾緊力均勻作用在工件的內(nèi)表面上，不但減小了工件因變形而引起的加工誤差，而且因?yàn)橄藦较蜷g隙而提高了定位精度，能夠很好地保證內(nèi)外圓的同軸度要求。

2.刀具幾何參數(shù)的選擇如圖1所示。

3.精車切削用量的選擇見表1。

4.通過實(shí)際切削加工表明，用以上的夾具裝夾，變形較小，能夠保證形狀及同軸度的要求。刀具幾何參數(shù)及切削用量的選擇也較為合理，工件的各項(xiàng)要求均有明顯的提高。

四、總結(jié)

薄壁套類零件在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中大量存在，如何保證零件的加工精度一直是困擾我

們的一個(gè)難題。住加工中感觸最深的是住如何保證可行性、經(jīng)濟(jì)性的前提下，充分挖掘現(xiàn)有設(shè)備、資源的潛力，采耿合理的裝卡方式，最終又好又快的完成加工。經(jīng)過不斷的探索實(shí)踐，已總結(jié)出一套成熟的加工方法，使得薄壁類零件加工很少出現(xiàn)不合格的現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品的加工精度和合格率。

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注：基金項(xiàng)目：包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院青年基金項(xiàng)目（機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)車工模塊項(xiàng)目化教學(xué)探索與實(shí)踐QY2014- 2-25）