薄壁零件的加工方法.docx

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1、薄壁零件的加工方法摘要：随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大。传统的通用、专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求。而数控机床作为电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体，有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流。其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到日益广泛的

2、应用，成为目前应用最广泛的数控机床之一。在数控加工中，加工的零件可谓多种多样，例如细长轴、丝杠、轮盘、键槽、薄壁、型腔等多种零件，薄壁零件也是较为常用的零件之一，大部分薄壁零件外型并不复杂，在数控加工中编程较为容易，但由于薄壁零件的自身特点，在实际操作时会受到切削力、切削热、机床卡具、刀具等多方面的因素干扰，使其在实际加工中不易操作，其加工工艺较为复杂，需要注意的细节较多，实际操作较为复杂。针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。关键词：薄壁零件加工精度1前言薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。

3、但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，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。对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。2影响薄壁零件加工精度的因素（1）易受力变形：因工件壁薄，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；(如图1所示)（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

4、尺寸难于控制；（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、形状、位置精度和表面粗糙度。图13如何提高薄壁零件的加工精度图2所示的薄壁零件，是我校用数控车床对外加工产品中难度较大的零件，为了提高产品的合格率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，实践证明，有效提高了零件的精度，保证了产品的质量。图23.1分析工件特点从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两点：(1)主要因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有2mm，材料为45号钢，批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠，而我们通常都是

5、用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，还需车削M24螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。(2)螺纹加工部分厚度只有2mm，而且精度要求较高。目前广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76。G32是简单螺纹切削，显然不适合；G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，如图3所示，刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但其加工的牙形精度较高；一般多用于小螺距高精度螺纹的

6、加工。加工程序较长，在加工中要经常测量。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，如图4所示，由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，切削深度为递减式，工艺性比较合理，编程效率较高。因此，此加工方法多用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。无论用哪个指令车出的螺纹都会有很大的毛刺，为了去掉这些毛刺可以利用外圆车刀和螺纹车刀重复空走的方法来完成。从以上对比可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G92、G76混

7、用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进精加工，在薄壁螺纹加工中，将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生薄壁变形，另一方面能够保证螺纹加工工的精度。图3G92直进式加工图4G76斜进式加工3.2优化夹具设计由于工件较薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹工件及切削加工，将会受到轴向切削力和热变形的影响，工件会出现弯曲变形，很难达到技术要求。因此，需要设计出一套适合上面零件的专用夹具，如图5所示。图5对夹具结构说明：(1)件1为夹具主体，材料为45号钢，左端被夹持直径为80mm，可用来夹持工件的内孔直径范围为2030mm；(2)件2为拉杆，材料为45号钢，小径为18mm，大经28m

8、m。刚好与薄片工件上的20孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；(3)件3为已加工完左端面和内孔的工件，装夹的时候注意工件与夹具体1的轴向夹紧配合。(4)小沟槽的作用：在工件调头装夹后，为方便控制总长而设计，尺寸为5*2mm。3.3合理选择刀具(1)内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹；(2)外圆粗、精车均选用硬质合金90车刀；(3)螺纹刀选用机夹刀，刀尖角度标准，磨损时易于更换。3.4分析工艺过程3.4.1加工步骤(1)装夹毛坯38mm长，平端面至加工要求；(2)用18钻头钻通孔，粗、精加工20通孔；(3)粗、精加工48外圆，加工

9、长度大于3mm至尺寸要求；(4)调头，利用夹具沟槽如图2所示装夹，控制总长尺寸35mm平端面；(5)加工螺纹外圆尺寸至23.805；(6)利用G76、G92混合编程进行螺纹加工；(7)拆卸工件，完成加工。3.4.2切削用量(1)内孔粗车时，主轴转速每分钟500600转，进给速度F100F150，留精车余量0.20.3mm。(2)内孔精车时，主轴转速每分钟11001200转，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30F45，采用一次走刀加工完成。(3)外圆粗车时，主轴转速每分钟11001200转，进给速度F100F150，留精车余量0.30.5mm。(4)外圆精车时，主轴转速每分钟11001

10、200转，进给速度F30F45，采用一次走刀加工完成。3.5科学编制程序（数控系统采用GSK980T）程序内容程序说明%1234G00 X200 Z50定位至起刀点S1 M3启动主轴，转速560转/分T0101调用1#镗孔刀G00 X16 Z5定位至（16,5）G71 U0.8 R0.3G71外圆车削循环，对内孔21进行粗加工G71 P1 Q2 U-0.5 W0 F100N1 G0 X21.4G1 Z0 F40X21 Z-0.2N2 Z-37G0 X200 Z50 M5回至起刀点，主轴停止M0程序停止M3 S1主轴启动，转速560转/分G0 X16 Z5定位至（16,5）G70 P1 Q2G7

11、0精车循环N1N2G0 X200 Z50定位至起点T0202 M3 S2调用2#外圆精车刀，启动主轴，转速为1120转/分G00 X52 Z5定位至（52,5）G90 X50 Z-6 F100G90外圆切削循环X48车至48G0 X100 Z100 M5回至起刀点，主轴停止M0程序停止，零件调头并装夹T0202调用2#外圆精车刀M3 S1主轴启动，转速1120转/分G00 X50 Z2定位至（50,2）G71 U2 R0.5G71外圆车削循环，对螺纹外圆进行粗加工G71 P3 Q4 U0.5 W0 F100N3 G0 X21.805G1 Z0 F50X23.805 Z-1N4 Z-32G0 X

12、100 Z100 M5回到起刀点，主轴停止M0程序停止M3 S2主轴启动，转速1120转/分G00 X50 Z2定位至（50,2）G70 P3 Q4精车N3N4内容G0 X100 Z100回换刀点（100,100）T0404调用4#螺纹刀G0 X25 Z5定位至（25,5）G76 P Q300 R0.1G76螺纹车削循环车削M24*1.5螺纹部分G76 X22.25 Z-28 P975 Q100 F1.5G0 X25 Z5定位至G76同一螺纹加工起点G92 X22.15 Z-28 F1.5G92精修螺纹X22.05X22.05G0 X100 Z100 M5返回起点、停主轴M30程序结束3.6加工时的几点注意事项(1)工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀；(2)在车削时使用适当的冷却液（如煤油），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求；(3)安全文明生产。4结束语通过实际加工生产，以上措施很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。