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江苏工贸技师学院07届数控技师班技师论文浅谈薄壁零件的加工方法黄贤沛07数控技师2班摘 要：薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，但在薄壁零件的加工中会遇到比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，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。高精度、薄壁腔体类零件金属切除量大、工件壁薄、刚性低，加工中需要解决的主要问题是控制和减小变形，在此基础上，希望尽可能提高切削效率、缩短加工周期。其加工工艺需要从工件装夹、工序安排、切削用量参数、刀具选用等多方面进行优化。 关键词 薄壁零件 精度 加工方法 高精度、薄壁腔体类零件在军事电子行业的应用越来越广泛，它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但同时，该类零件的一个显著生产特点是品种多、批量小，甚至是单件生产。这种结构特点和生产模式决定了其制造技术一直处于不稳定状态，加工制造一直存在加工周期长、加工成本高、加工精度不易控制等难点。 一.影响薄壁零件加工精度的因素1. 易受力变形。因壁薄，在夹紧力的作用下，容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。如在三爪卡盘上加紧薄壁零件外圆，车削内孔时，工件与卡爪接触的部位产生弹性变形，孔径车完后，不松开卡爪测量孔的尺寸，完全能达到图纸所规定的尺寸要求，但由于孔的车削是在已产生弹性变形的状态下车出来的，松开卡爪时，工件不能恢复到原来的状态，致使工件孔径产生变形，呈现棱圆状的孔。 2. 易受热变形。因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难以控制，对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由于切削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使工件卡死在夹具上。 3. 易振动变形。在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度和形状，位置精度和表面粗糙度。如薄壁零件加工部位伸出过长，在切削过程中收切削力的影响产生变形和振动。 二.加工薄壁件难点分析 1. 薄壁零件一般是不能卡抓直接去夹持，这样我们就必须考虑用一种间接夹持的方法来加工这个零件，即做一个工装，工装的做法围绕着减少x轴向力的原则下采用z向固定的方法，可以通过来夹持一中间物来把所要加工的零件借助于配合和压板使之z向固定。 2薄壁两件一般的毛坯件的加工余量不是很大，这类零件很大程度上都是镁铝材料或是这类的合金铸件，铸造的不均匀和加工余量的不大也给加工这类零件带来了诸多的的困难，由于铸件的不匀称装夹，就不可能考虑三爪自定心卡盘，必须考虑四爪来找正来加工此类工件 3进给速度和切削量、转速、精加工余量的选取。进给速度和切削量，转速的选取都不应该选择太高，因为固定的力主要集中在z向，过高会产生震动和工件变形和光洁度不好，精加工余量的选取根据变形量大小和光洁度要求做出综合的考虑。三.减少薄壁工件变形的方法 主要时减少切削力和切削热，改善或改变夹紧力对零件的作用1. 在切削过程中，切削力时必然要产生的，但它的大小时可以改变的，影响切削力的大小的因素很多，主要是被加工件材料、刀具、切削用量和冷却润滑等几个方面。2. 减少切削力的方法。在薄壁零件的切削中，合理的刀具几何角度对车削时切削力的大小，车削中产生的热变形，工件表面的微观质量都是至关重要的，刀具前角大小，决定这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，磨损加快，所以，前角去6-30；用硬质合金刀具，前角去5-20，刀具的后角大，摩擦力小，切削力相应减小，但后角过大也会使刀具强度减弱，在切削薄壁零件时，用高速钢车刀，刀具后角去6-12，用硬质合金刀具，后角去4-12，粗车时取较小的后角，精车时取较大的后角，主偏角在30-90范围内，车薄壁零件的内外圆时，取较大的主偏角，副偏角取8-15，精车时取较大的副偏角，粗车时取较小的副偏角。四.合理地选择切削用量降低切削力 切削力的大小与切削用量密切相关，背吃刀量和进给量同时增大，切削力增大，变形也大，对车削薄壁零件极为不利，减少背吃刀量，增大进给量，切削力虽然有所下降，但工件表面残余面积变大，表面粗糙度值增大，使强度不好的薄壁零件的内应力增加，同样也会导致零件的变形，所以，粗加工时，背吃刀量和进给量可以给大些，精加工时，背吃刀量一般在0.2-0.5 mm，进给量一般在0.1-0.2mm/r甚至更小，精车时用尽量高的切削速度，但不宜过高，合理选择三要素就能减少切削力，从而减少变形。五.薄壁零件的加工的方法 1 工件分粗，精车阶段 粗车时，由于切削余量较大，夹紧力稍大些，变形也相应大些；精车时，夹紧力可稍小些，一方面夹紧变形小，另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。 2 合理选用刀具的几何参数。 精车薄壁工件时，刀柄的刚度要求高，车刀的修光刃不易过长（一般取0.2-0.3mm），刃口要锋利。 3 增加装夹接触面。使用开缝套筒或特制的软卡爪，增大装夹时的接触面积，让夹紧力均布在工件上，从而使工件夹紧时不易产生变形。 4 采用轴向夹紧夹具。车薄壁工件时，尽量不使用径向夹紧，工件靠轴向夹紧套（螺纹套）的端面实现轴向夹紧，由于夹紧力F沿工件轴向分布，而工件轴向刚度大，不易产生夹紧变形。5 增加工艺肋。有些薄壁工件在其装夹部位特制几根工艺肋，以增强此处刚性，使夹紧力作用在工艺肋上，以减少工件的变形，加工完毕后，再去掉工艺肋。 6用高速钢刀具粗加工时，以水溶液冷却，主要降低切削温度；精加工时，中、低速精加工时，选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命。使用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工时基本相同，但应适当提高其润滑性能，在车削过程中充分使用切削液不仅减小了切削力，刀具的耐用度得到提高，工件表面粗糙度值也降低了，同时工件不受切削热的影响从而不会使它的加工尺寸和几何精度发生变化，保证了零件的加工质量。六.使用先进的加工方法 在减少切削热、防止零件变形方面出现了多种先进的加工方法，如高速加工。 高速加工高速加工技术是近年发展起来的高效、优质低耗的制造技术。在高速切削加工中，由于切屑在较短时间内被切除，绝大部分切削热被切屑带走，减少了工件的热变形；其次，在高速加工中，由于切削层材料软化部分的减少，也可减少零件加工的变形，有利于保证零件的尺寸、形状精度。使用高速加工薄壁类零件，是今后机械加工发展的一个重要趋势。七.辅助加工手段1冷校直冷校直简单易行，适用于精度要求不高的零件。冷校直是在与变形相反的方向施加作用力，使工件反方向弯曲产生塑性变形，从而达到校直的目的。但由于工件内部应力很不稳定，故经过一段时间后，随着应力的释放，变形还会恢复。对于精度要求较高的细长轴（如丝杠），一般不允许冷校直，而是依靠增大加工余量，通过加工过程的多次切削或磨削来修正细长轴的弯曲。2.热校直 热校直的方法是把需要校直的工件叠成一定高度，采用一定工装压紧成平直状态，然后把工装和工件一起放入加热炉中，根据零件材料的不同，选择不同的加热温度和加热时间。热校直后，工件内部组织稳定。此时，工件不仅得到了较高的直线度，而且加工硬化现象得到消除，更便于零件的进一步精加工。 3.低温技术在机加工方面的应用 提高薄壁零件的强度，形成线形形状、产生防止磨损的介质、确定表面清洁度、监控表面粗糙度，对零件的可靠性进行快速试验等。不同类型的低温材料加工，例如水压制，可以导致材料组织发生新的变化，有效地改善了在常温条件下不可避免的变形效果。同样，通过对零件的辊压、展平和冲击强化方法，可提高显微硬度3-3.