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典型薄壁零件在数控机床的车削加工

作者：周军

来源：《中国新技术新产品》2016年第10期

摘 要：薄壁零件广泛应用于各个领域，因此对薄壁零件的加工有着非常强烈的需求。本文针对薄壁零件在数控机床上的车削加工，从产品分析、工艺制定、加工过程、产品检测等方面进行分析和阐述，解决加工中出现的问题，完成该产品的加工，取得了良好的经济效益。 关键词：薄壁零件；数控车床；加工工艺 中图分类号：TG75 文献标识码：A

薄壁零件具有重量轻、结构紧凑、节约材料等优点，在工业领域得到了广泛应用，但加工薄壁零件存在很多困难，容易发生震动，变形等，为防止加工中出现变形，保证加工精度。本文以实际生产案例为导向，对工件和刀具的装夹、刀具相关参数的制定、程序的编制、工件的检测几方面作出改进，充分利用刀具、切削力、夹紧与定位等知识。研究出一种新的工艺方法，成功地攻破了这一难题。 一、产品形状与材料分析

2014年3月我校校企合作生产车间接到了一批薄壁类零件。该零件孔壁较薄、直径较大，加工精度要求高，给我们的实际生产带来了一定的难度。本产品的外形是由直径为98mm，长度为13mm的外圆和直径为93mm，长度为7mm的外圆组成，内轮廓包括有两个不同尺寸的内孔，其中一个直径为95mm，长度为12mm的内孔，另一个直径为89mm，长度为8mm的内孔，产品的形状如图1所示。经过分析，该零件材料是AL6082-T6。该材料属于热处理可强化铝合金，具有良好的可成型性、可焊接性、可机械加工性能，同时具有中等强度。主要用于机械结构方面，包括棒材、板材、管材和型材。其抗拉强度σb（MPa）：≥245，条件屈服强度σ0.2（MPa）：≥140，属于易加工金属材料。该零件的壁厚分别为1.5mm和2mm。加工时很容易发生塑形变形，为了克服此问题我们制定出合适的加工工艺，在加工时分为粗加工、时效处理、精加工和半精加工，以达到我们的生产目的，见图1，图2。 二、产品加工工艺制定 1 加工路线安排

由于零件左边外圆Φ93±0.03处对零件右端Φ98±0.03有较高的同轴度要求，为了保证同轴度我们在精加工时采用一次装夹完成所有加工。具体加工工艺路线安排如下。 ①粗车内轮廓Φ88.5、Φ94.5至尺寸精度要求。

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②粗车外轮廓Φ93.5、Φ98.5至尺寸精度要求加工出来如图2所示的粗加工产品图。 ③切断，保证总长20.1。 ④时效处理，消除内应力。

⑤重新装夹，半精车、精车内轮廓Φ95±0.03、Φ89±0.06至尺寸精度要求。 ⑥半精车、精车外轮廓Φ98±0.03、Φ93±0.03至尺寸精度要求。 ⑦零件切断。

⑧手动刮出锐边为0.5×45°的倒角。 ⑨检测，合格交货。 2 毛坯选择

根据工艺安排，为了节省工件材料，我们选用外圆为100mm，内孔为80mm，长度为80mm的定制管料（一次装夹粗车三件半成品）。 （1）刀具选择

为了保证工件的精度，需要选择合适的刀具，具体见表1。 三、产品加工过程 1 装夹

如何能够保证零件与基准A处的同轴度呢？要求它在一次性装夹中完成零件全部表面的加工，如何才能减少装夹对工件变形的影响，这两个问题成为了精加工部分的问题关键。经过多次实验，提出了一种大胆的设想。制作一专用夹具，然后采用502胶水使零件在夹具上进行固定，全方位的减少了在装夹时，对工件产生的任何附加外力。如图3所示，在零件粗加工轮廓增加一处用于粘胶水固定的装夹位。 2 粗、精加工内、外轮廓

粗加工时采用先内后外的原则，选用G71指令进行加工，在加工完成后保留0.5的精加工余量，内孔精加工余量保留时U为负值。精加工时，由于要保证一次装夹完成整体工件地加工，装夹时采用了胶水的直径粘贴法，因此加工时受力不能太大，因此精加工选择的切削用量为0.2mm，进给为0.1mm/min。外形的精加工我们采用左偏尖刀从左到右直接加工到相应尺

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寸，内孔加工直接采用普通的内孔车刀加工就行，两把刀具的刀尖圆弧半径选择为0.4mm。最终加工到合格尺寸。 3 切断

切断时容易使零件产生径向变形，如何减少切断时对工件的变形影响，主要从刀具方面入手。在保持刀具刚性的前提下，缩短切断刀的刀头宽度，从而减少刀具与零件的接触面积，直接降低切削过程中的径向切削力。因此选用切断刀刀头宽度为1mm。切断时，直接保证薄壁零件的长度公差，并且做好0.5×45°的倒角。 四、产品质量检测

通过改进工艺后，加工出的产品已经能够保证图纸的精度要求。但是在实际检测中发现，产品质量依旧存在着一定的波动。经过多次检查、分析发现，关键的波动来源于使用内、外径千分尺或游标卡尺测量工件尺寸时的径向力所引起的。因此，我们对测量的工艺也做出了改进。

1 外径的检测（如图4所示），制作一专用校正棒，长度尺寸为工件外圆最大直径尺寸98mm。测出该校正棒准确的尺寸数值，然后，将其放在一平口板上，用千分表校正，对应读数调整为0。采用此种方法测量工件，既可减少径向力产生变形，也能检测出工件的尺寸精度及圆度。

2 内孔的检测，采用通规和止规的办法来检测，在产品加工前制作一个合适的通规和止规检测该产品，防止采用内径千分尺或内径百分表测量时产生径向压力，使产品发生变形。 结语

经过生产加工得出，通过这种工艺地改进和检测方法地改进，不仅能够保证产品的加工质量要求，也能按时按量完成生产任务，取得良好的经济效益。在生产的装夹中采用了502胶水粘住工件的办法，有效地解决了半精加工和精加工时薄壁工件安装变形的问题，为加工薄壁零件增加了多种方法和途径。在今后的生产实践中，我会继续努力发挥自己的思维，不断的开拓、创新，争取在数控车削加工方面取得更大的进步，为数控加工贡献自己的一份力量。 参考文献

[1]上海市金属切削技术协会.金属切削手册[M].上海科学技术出版社，2006. [2]李建功.机械设计[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3]陈子银.数控车床编程与操作[M].北京：人民邮电出版社，2010.