浅谈薄壁件的机械加工.pdf

科1技f论f坛浅谈薄壁件的机械加工科黑龙江技信总杨青松(哈尔滨泰富电气有限公司，黑龙江哈尔滨150000)摘要：薄壁件是机械加工中比较棘手的问题，原因是薄壁件本身的刚性较差，在hy-中极易变形，特别是在零件尺寸及形状精度要求较高的情况下，装夹力的大小、刀具和切削量的选择不适当，容易引起工件的振颤，影响零件的hY-精度，因此采用何种手段才能最大限度的提高薄壁件的加工精度是一个亟待解决的问题关键词：薄壁件；机械加工；技术引青薄壁零件已日益广泛的应用在各工业部门，因为其具有重量轻、节约材料和结构紧凑等特点。但薄壁零件的机械加丁比较棘手，一直困扰着整个机械行业。因为这类零件的外形直径D与壁厚8之比通常为Dr6=50200,而壁厚约为0252mm。因此其刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大；不易保证零件的加工质量。薄壁非管件包括盘类、套类及不规则的薄壁件。以下简称薄壁件，此类零件是机械加工中比较棘手的问题，原因是薄壁件本身的刚性较差，在加1：中极易变形，特别是在零件尺寸及形状精度要求较高的情况下，装夹力的大小、刀具和切削量的选择不适当，容易引起T件的振颤，影响零件的加工精度，因此采用何种手段才能最大限度的提高薄壁件的加工精度是个亟待解决的问题。1影响薄壁件件机械加下精度的因素机械加精度是指零件在机械加工后的几何参数寸、几何形状和表面之间的相互位置)实际值与理论值相符合的程度。在机械加工中零件的加1二精度根本取决于工件和刀具在加工过程中相互位置关系在加T过程中，丁艺系统会产生各种误差，进而影响零件的加T精度主要影响因素有以下几方面：a机床的刚性和几何精度扣刀具的自身品质和几何精度夹具体的结构特点、内应力及装夹方式Id刀具的受力和受热变形e零件受力和受热变形；f=切削液的合理选用。2保证薄壁件机械加丁精度的措施21提高薄壁件的刚度。在机械加工过程中，提高零件与T装的刚度是极其重要的提高二者的接触刚度，如使T件与T装间有效接触面积增大，可减少加工过程中T件的变形；也可以提高薄壁件的工艺刚度，如在零件间预加载荷，消除配合间隙和局部造成的预变形。另外采用较高弹l生模量的材料、提高接触表面的硬度，均可以有效的提高T件的丁艺刚度。22设i结构合理的加丁夹具及装夹方式。如图1所示为套类薄壁零件，但它的结构相对较为简单。它的内外圆直径差很小，强度当然就弱，如果在卡盘上夹紧时用力过大，就会使薄壁零件产生变形，造成零件的圆度误差。如果在卡盘上夹得不紧，在切削时有可能使零件松动而报废。因此，图1简单套类薄壁零件1234一一=z卜夹具体：2-薄壁体3紧固螺栓：4-紧固夹板图2一般套类零件的夹具体体及装夹方式我们采取粗加时夹紧些，精加工时夹松些来控制零件的变形。另外，可以利用合理的夹具体来增大零件的装夹接触面积。如可采用开缝套筒或扇形软卡爪，通过试验证明：零件的变形很小，方法可行。同时我们还可以转移夹紧力的作用点。图1结构的薄壁件完全可以用图2结构的夹具体和装夹方式来实现自fiT_。此方法的理论依据是将径向夹紧改为轴向夹紧后轴向夹紧力的正应力为径向夹紧力的16,或者说轴向夹紧的方法更有利于承载夹紧力闵此零件的变形很小，易于加T。23减少切削热对加工精度造成的负面影响及控制在机械加丁过程中，刀具和T件接触摩擦会产生大量的切削热，切削热使刀具和工件的温度急剧上升，从而造成它们的热变形，严重影响工件的加工品质。切削热可以用以下几部分来表示：Q=Q=Q月+Q+Q+Q式中：O为切削过程中产生的总热量；Q_为切削过程中变形消耗的功所转变的热量：Q一为因摩擦消耗的功所转变的热量；Q月、Q、Q和Q分别为切屑、工件、刀具和周围介质所传散的热量，其中Q所占的比例最大，约占50-80。2-4合理选择刀具的几何角度、切削用量和切削液。在切削加丁时，使零件产生变形的力主要是径向切削力。零件在加工中所受径向切削力的大小与所用的刀具及切削用量等有直接关系。刀具前角的大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大，切削变形和摩擦力减小，切削力减小；但前角太大，会使刀具的楔角减小，刀具强度减弱，刀具散热情况差，磨损船决。所以，一般车削钢件材料的薄壁零件时，用高速钢刀具，前角取630，用硬质合金刀具，前角取5-20。；刀具的后角大，摩擦力小，切削力也相应减小，但后角过大也会使刀具强度减弱。在车削薄壁零件时，用高速钢车刀，刀具后角取612o，用硬质合金刀具，后角取412。，精车时取较大的后角，粗车时取较小的后角。切削力的大小还与切削用量密切相关。从金属切削原理中可以知道：背吃刀量ap、进给量f和切削速度v是切削用量的三要素。试验发现-且背吃刀量和进给量同时增大，切削力也增大，零件的变形也相应增大对薄壁零件的加工极为不利。b减少背吃刀量，增大进给量，切削力虽然有所下降，但T件表面残余面积增大，表面粗糙度值大闺此会使强度不好的薄壁零件的内应力增加也同样会导致零件的变形。所以-在粗加工时，背吃刀量和进给量可以取大一些；精加工时、背吃刀量一般在O205ram。进给量一般在01加-2m瞎至更小，切削速度一般在6120mrain,精车时用尽量采用高的切削速度，但不易过高。合理选用三要素就能减少切削力从而减少变形量，以保证零件的加工精度。切削液在切削过程中主要有以下几作用a润滑作用：在切削过程中，切削液可以减小刀具与已加工表面间的摩擦，形成部分润滑膜，从而减小切削力、摩擦和功率消耗，降低刀具与工件坯料摩擦部位的表面温度和刀具磨损，改善工件材料的切削加工性能。b冷却作用：切削液通过它与因切削而发热刀具、切屑和工件间的对流和汽化作用把切削热从刀具和工件处带走，从而有效地降低切削温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加_T精度和刀具耐用度。切削液的冷却性能和其导热系数、比热、汽化热以及粘度溅流动性洧关。水的导热系数和比热均高于油，因此水的冷却性能要优于油。c清洗作用：在金属切削过程中，要求切削液有良好的清洗作用。除去生成切屑、磨屑以及铁粉、油污和砂粒，防止机床和工件、刀具的沾污，使刀具或砂轮的切削刃口保持锋利，不致影响切削效果。对于油基切削油，粘度越低，清洗能力越强，尤其是含有煤油、柴油等轻组份的切削油，渗透l生和清洗陆能就越好。含有表面活陛剂的水基切削液，清洗效果较好，因为它能在表面上形成吸附膜，阻止粒子和油泥等粘附在工件、刀具及砂轮上，同时它能渗入到粒子和油泥粘附的界面上，把它从界面上分离，随切削液带走，保持工件及刀具良好的清洁效果。基于以上的作用，具体应用时要具体分析，例如用高速钢刀具粗加工时，以水溶液冷却，主要降低切削温度；精加T时，中、低速精加T时，选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极乐乳化液，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命硬质合金刀具，粗加工时，可以不用切削液，必要时也可以采用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续地、充分地浇注；精加工时采用的切削液与粗加丁时基本相同，但应