機械加工中數(shù)控車加工薄壁組合零件工藝分析

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1、機械加工中數(shù)控車加工薄壁組合零件工藝分析蔡煥標（廣州市南方理工技工學校機電教研室，廣東廣州510000）摘要：在數(shù)控車的加工過程中，不可避免地會碰到一些薄壁零件的加工，而薄壁零件在加工過程中尺寸和形位難免會發(fā)生變化。變化的原因不同，就決定了解決和預防的辦法不同。木文詳細分析了薄壁零件加工的特點以及防止變形的工藝方法，結(jié)合在教學實踐中的實例設(shè)計出加工方案。關(guān)鍵詞：數(shù)控車；薄壁零件；工藝分析1薄壁零件加工時的特點、問題及其解決方案機械加工過程中的工件變形問題是一道重大難題。要解決這道難題，首先必須分析出工件產(chǎn)生變形的原因，而后才能采取正確的應(yīng)對措施。薄壁工件加工時，由于工件的剛性

2、差，在車削的過程中，可能會產(chǎn)生以下現(xiàn)象：1.1工件的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)會影響工件的變形。變相量的形狀復雜程度、壁厚大小以及長度成正比，與材質(zhì)的穩(wěn)定性與剛性成正比。要想減少這些因素對工件變形所造成的影響，就要在設(shè)計之初對這些零件的結(jié)構(gòu)做出充分的分析，尤其在大型零件的結(jié)構(gòu)上更應(yīng)該做到結(jié)構(gòu)合理。另外，在加工之前也要嚴格地控制好毛坯的疏松度和硬度等缺陷，保證其質(zhì)量，才能減少其帶來的工件變形。1.2在夾壓力的作用下薄壁工件容易產(chǎn)生變形。因工件壁薄，所以在夾壓力的作用下最容易產(chǎn)生變形，不但影響了工件的形狀精度，而且還導致了工件的大小尺寸也受到較為嚴重的影響。如在加工工件內(nèi)孔的時候，由于三爪卡盤的

3、夾緊力較大，內(nèi)孔會略微變成三角形，但車孔后得到的卻是一個圓柱形。松開卡爪，取下工件之后，彈性隨即恢復，外圓逐又恢復成圓柱形，內(nèi)孔則變成了弧形三角形。這時如果用內(nèi)徑千分尺測量，各個方向直徑成D相等，但已變形不是內(nèi)圓柱面了，像這樣的現(xiàn)象，我們便稱之為等直徑變形現(xiàn)象。1.3工件熱變形。切削熱會引起較為薄弱的工件產(chǎn)生熱變形，致使無法準確控制工件的大小尺、？。對于那些膨脹系數(shù)較大的金屬薄壁工件，由切削熱引起的工件的熱變形甚至還會對其尺T的精度產(chǎn)生極大影響，嚴重者還會導致工件卡死在夾具上。1.4震動變形。震動變形是指薄壁工件在切削力（尤其是徑向切削力）的作用下所產(chǎn)生的震動與變形，它直接

4、影響到工件的形狀、尺汴精度、表面粗糙度及位置精度。1.5工件裝夾時造成的變形。首先要選擇正確的夾緊點來給工件裝夾,其次則要根據(jù)夾緊點的位置來選擇適當?shù)膴A緊力。因此盡可能地使夾緊力作用在支撐上，讓夾緊點與支撐點之間保持一致，夾緊點還要盡量靠近加工面，選擇受力不易引起夾緊變形的位置。另外，為有效降低工件裝夾時產(chǎn)生的變形，還可增大工件與夾具的接觸面積。比如，使用人量的彈性壓板來銑削加工薄壁件，此0的就是為了增加接觸零件的受力面積;在車削薄壁套的內(nèi)徑及外圓時，無論是采用簡單的開U過渡環(huán)，還是使用彈性芯軸、整弧卡爪等，均采用的是增大工件裝夾吋的接觸面積。這種方法由于有利的承載了夾緊力，

5、所以對冇效避免零件的變形起到了極大的作用。采用軸向夾緊力來避免裝夾變形在生產(chǎn)中也被人們廣泛使用。另外，為了使夾緊力作用在端面上，還可設(shè)計制作專用夾具，這樣也能有效地解決由于工件剛性較差，壁薄所導致的工件彎曲變形問題。1.6工件加工吋造成的變形。由于工件在切削過程中會受到切削力的作用，產(chǎn)生向著受力方向的彈性形變，所以在精加工時，一定要保證道具的鋒利，減少工件與刀具摩檫時所產(chǎn)生的阻力，提高刀具在切削時的散熱能力。在加工的過程中，工件與刀具之間摩擦所生出的熱能也能使工具變形，所以應(yīng)當盡量選擇高速切削加工。因為在高速切削加工中，切屑會在非常短的時間內(nèi)被切除掉，人部分的切削熱就會被這些

6、切除掉的切削屑給帶走，從很大程度上減少了工件的熱變形現(xiàn)象。蘇次，由于切削層材料被軟化的部分在高速加工中會減少，還可有效地減少零件的加工變形，有利于保證零件的尺寸以及形狀的精度。1.7加工后應(yīng)力變形。加工后，零件外形相對穩(wěn)定，但零件本身卻存在著內(nèi)應(yīng)力。這些內(nèi)應(yīng)力的分布雖然是一種相對平衡的狀態(tài)，但在去除一些材料和熱處理之后，還是會發(fā)生變化。這吋工件需要重新達到力的平衡所以外形就發(fā)生了變化?？梢酝ㄟ^熱處理來解決這類變形。首先把需要校直的工件疊成一定高度，采用一定工裝壓緊成平直狀態(tài)，然后把工件和工裝一齊放進加熱爐中，根據(jù)零件材料的不同，選擇不同的加熱溫度和加熱時間。工件內(nèi)部組織會在熱

7、校直之后變得相對穩(wěn)定。此時，工件不僅得到了較高的直線度，而且加工硬化現(xiàn)象也得到了消除，更便于零件的進一步精加工。鑄件要做到吋效處理，盡量消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，采用變形后再加工的方式。對于大型零件要采用仿形加工，即預計工件裝配后的變形量，加工吋在相反的方向預留出變形量，可奮效的防止零件在裝配后的變形。2減少和防止薄壁件加工變形的方法2.1工件分粗，精車階段。由于粗車時的切削余量很大，所以夾緊力也很大，變形也就自然而然地更大；而精車時，不但夾緊力小、變形小，而且還可消除粗車吋由于切削力過大所產(chǎn)生的變形。2.2