因?yàn)榫哂兄亓枯p、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn),薄壁零件已日益廣泛地應(yīng)用在各工業(yè)部門。但薄壁零件的加工是比較棘手的,原因是薄壁零件剛性差、強(qiáng)度弱,在加工中極容易變形,不易保證零件的加工質(zhì)量。如何提高薄壁零件的加工精度將是業(yè)界越來越關(guān)心的話題。
薄壁零件的加工問題,一直是較難解決的。薄壁件目前一般采用數(shù)控車削的方式進(jìn)行加工,為此要對工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方面進(jìn)行試驗(yàn),從而有效地克服了薄壁零件加工過程中出現(xiàn)的變形,保證加工精度。影響薄壁零件加工精度的因素有很多,但歸納直來主要有以下三個方面:
因工件壁薄,在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形,從而影響工件的尺寸精度和形狀精度,如圖1所示。受熱變
因工件較薄,切削熱會引起工件熱變形,使工件尺寸難于控制。振動變形
在切削力(特別是徑向切削力)的作用下,很容易產(chǎn)生振動和變形,影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。
既然影響薄壁件加工精的因素找到了,那么我們將如何提高薄壁零件的加工精度呢?接下來筆者將通過具體實(shí)例來介紹提高薄壁件加工精度和效率的措施。
圖2所示的薄壁零件,是我校用數(shù)控車床對外加工產(chǎn)品中難度較大的零件。采用的設(shè)備是配備了廣州數(shù)控系統(tǒng)GSK980T的數(shù)控車床。為了提高產(chǎn)品的合格率,我們從工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方面進(jìn)行綜合考慮,實(shí)踐證明,有效提高了零件的精度,保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。
從零件圖樣要求及材料來看,加工此零件的難度主要有兩點(diǎn):
因?yàn)槭潜”诹慵?,螺紋部分厚度僅有4mm,材料為45號鋼,而且批量較大,既要考慮如何保證工件在加工時的定位精度,又要考慮裝夾方便、可靠。通常的車削都是用三爪卡盤夾持外圓或撐內(nèi)孔的裝夾方法來加工,但此零件較薄,車削受力點(diǎn)與加緊力作用點(diǎn)相對較遠(yuǎn),而且還需車削M24螺紋,受力很大,剛性不足,容易引起晃動,因此要充分考慮如何裝夾定位的問題。 螺紋加工部分厚度只有4mm,而且精度要求較高。
目前廣州數(shù)控系統(tǒng)GSK980T螺紋編程指令有G32、G92、G76。G32是簡單螺紋切削,顯然不適合。G92螺紋切削循環(huán)采用直進(jìn)式進(jìn)刀方式,如圖3所示,刀具兩側(cè)刃同時切削工件,切削力較大,而且排削困難,在切削時兩切削刃容易磨損,在切削螺距較大的螺紋時,由于切削深度較大,刀刃磨損較快,從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差,但由其加工的牙形精度較高。G76螺紋切削循環(huán)采用斜進(jìn)式進(jìn)刀方式,如圖4所示,單側(cè)刀刃切削工件,刀刃容易損傷和磨損,但加工的螺紋面不直,刀尖角發(fā)生變化,而造成牙形精度較差。
從以上對比可以看出,只簡單利用一個指令進(jìn)行車削螺紋是不夠完善的,采用G92、G76混用進(jìn)行編程,即先用G76進(jìn)行螺紋粗加工,再用G92進(jìn)精加工的方式在薄壁螺紋加工中將有兩大優(yōu)點(diǎn):一方面可以避免因切削量大而產(chǎn)生的薄壁變形;另一方面能夠保證螺紋加工的精度。
由于工件壁薄,剛性較差,如果采用常規(guī)方法裝夾,工件將會受到軸向切削力和熱變形的影響出現(xiàn)彎曲變形,很難達(dá)到技術(shù)要求。為解決此問題,我們設(shè)計出了一套適合上面零件的加工的專用夾具,如圖5所示。
其中,件1為夾具主體,材料為45號鋼,左端被夾持直徑為80mm,可用來夾持工件的內(nèi)孔直徑范圍為20~30mm;件2為拉桿,材料為45號鋼,直徑為21mm,它剛好與薄片工件上的φ21孔對應(yīng)配合,使工件在夾具中定位及傳遞切削力;件3為已加工完左端面和內(nèi)孔的工件,裝夾時要注意工件與夾具體1的軸向夾緊配合。小溝槽是在工件調(diào)頭裝夾后,為方便控制總長度而設(shè)計的,尺寸為5mm×2mm。
加工步驟選定
裝夾毛坯15mm長,平端面至加工要求;
用f18鉆頭鉆通孔,粗、精加工f21通孔;
粗、精加工f48外圓,加工長度大于3mm至尺寸要求;
調(diào)頭,利用夾具如圖2所示裝夾,控制總長尺寸35mm平端面;
加工螺紋外圓尺寸至f23.805; 利用G76、G92混合編程進(jìn)行螺紋加工; 拆卸工件,完成加工。
五、切削用量選擇
內(nèi)孔粗車時,主軸轉(zhuǎn)速為500~600r/min,進(jìn)給速度F100~F150,留精車余量0.2~0.3mm; 內(nèi)孔精車時,主軸轉(zhuǎn)速為1100~1200 r/min,為取得較好的表面粗糙度選用較低的進(jìn)給速度F30~F45,采用一次走刀加工完成; 外圓粗車時,主軸轉(zhuǎn)速為1100~1200 r/min,進(jìn)給速度F100~F150,留精車余量0.3~0.5mm; 外圓精車時,主軸轉(zhuǎn)速為1100~1200 r/min,進(jìn)給速度F30~F45,采用一次走刀加工完成。
內(nèi)鏜孔刀采用機(jī)夾刀,縮短換刀時間,無需刃磨刀具,具有較好的剛性,能減少振動變形和防止產(chǎn)生振紋; 外圓粗、精車均選用硬質(zhì)合金90°車刀; 螺紋刀選用機(jī)夾刀,標(biāo)準(zhǔn)刀尖角度,以便磨損時易于更換。
六、加工時的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)
工件要夾緊,以防在車削時打滑飛出傷人和扎刀;
在車削時使用適當(dāng)?shù)睦鋮s液(如煤油),能減少受熱變形,使加工表面更好地達(dá)到要求;
要注意安全文明生產(chǎn)。