资讯动态
NEW
典型小薄壁套类零件的加工方法？
发布日期: 2019-8-29 17:07:13 | 来源:台州市新潮珩磨设备制造有限公司小薄壁套类零件在仪表、办公以及其他小型设备中应用广泛。其加工难度大，主要原因是在装夹和机加工过程中容易产生多种变形。本文对其变形的主要原因进行了分析并提出了解决方案，在其夹具的设计中采用了气压和弹性橡胶，有效地解决了装夹变形的问题。对其他小薄壁套类零件夹具的设计有一定的示范意义。
1、图样分析
如图1所示，典型小薄壁结构零件。材料为Y1Cr17(GB/T1220)不锈钢，棒料毛坏。批量生产。从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度是很大的。壁厚最薄1mm。加工材料为Y1Cr17(GB/T1220)不锈钢，难切削。内径尺寸为10～12mm，公差只有0.01～0.02mm。外径为14～13mm，公差只有0.02mm。两端内孔对称，各有一图1工件个0.5×0.1mm的内沟槽。几处倒角很小0.15～0.25mm。该件壁薄易变形、精度高、结构小、难加工、材料难切削。
2、工艺分析
壁薄是该零件的突出特点。为更好地分析加工工艺过程，要首先分析一下影响薄壁零件加工精度的因素。薄壁零件在夹紧力和切削力的作用下，容易产生变形、振动，影响工件车削精度。由于壁薄工件热容量小，易引起热变形，工件尺寸不易掌握。
（1）受热变形：因工件较薄，热容量小，传导慢，在切削热的作用下，工件温度较高，会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。
减小切削热的措施：减小切削力，车削时需注意控制切削温度的升高，首先通过减小切削变形（切削力）来减少切削热的产生，同时增大刀尖部分的散热面积以及使用充分的冷却润滑液等途径，将切削热及时传散。切削液应选用抗粘结冷却性好的切削液，如含硫、氯等极压添加剂的乳化液；切削液的的供给必须充分。
（2）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。
径向切削力位于水平面内，垂直于纵向走刀方向，刀具和工件之间的抗力，使工件发生弯曲。由于壁薄背吃刀量小，在切屑断裂时，刀尖与工件间的抗力是间歇变化的，从而使工件乃至刀具产生振动。
减小振动变形的措施：选用刚性好，功率足够大的机床。同时尽可能提高刀具及工件的刚度，如尽可能增大刀杆截面积，减少刀具的悬伸长度等。
（3）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。若用自动定心卡盘装夹薄壁件，零件在三个卡爪夹紧力的作用下，产生变形，造成零件的圆度误差。如果减小夹紧力，在车削时有可能使零件松动而报废。夹紧力的大小，通常采取粗车时夹紧些，精车时夹松些，以控制零件的变形。
为减小壁薄工件的受力变形，常采用开口过渡环或增大卡爪与工件的接触面积的方法。这种方法适用于壁不是太薄且便于内外结构加工的工件。工件由径向夹紧改为轴向夹紧，是薄壁套筒工件常用的方法之一。虽然这种方法使工件产生变形很小，但每加工一个零件都要用螺母锁紧，增加了装夹辅助时间和操作者的劳动强度，降低了生产效率，不能够适应大批量生产的要求，特别是在数控车床上大批量生产类似图1所示的薄壁零件。
要解决该零件加工变形及生产效率问题，必须设计专用夹具。
加工工艺过程如下：
工序一：夹棒料，Φ9.5mm钻头钻孔，粗车内孔→粗、精车端面至要求→粗车外圆→半精车外形→精车外形至尺寸，切断。
工序二：专用夹具装夹，半精车切断端内孔及端面至尺寸→车内槽。调头，半精车另一端内孔至尺寸→车内槽。
3、专用夹具设计
设计如图2所示，壁薄零件形腔加工专用夹具。
通过以上工艺分析知：壁薄零件形腔的加工需用专用夹具。
（1）专用夹具的设计。
定位基准的选择：该工件在前一工序中内孔已钻、外形除切断端的一个倒角外其余已加工至要求。选择Φ(14.3±0.009)mm外圆为径向基准、已加工好的左端面为轴向基准。
夹紧方式的选择：该零件壁厚仅有1mm左右，切削量不能太大，切削力、夹紧力也不能太大，可采用气压弹性橡胶专用夹具。
图2为该夹具的装配图。联接盘与机床主轴相连，结构形式视实际情况而定。密封垫除起到密封压缩空气的作用外，中间20mm的孔与回转气动装置中的压缩空气管相连，压缩空气通过三个对称分布的导气孔作用到弹性橡胶套上，由弹性橡胶套的变形把工件夹紧。夹爪定位孔是当夹具与机床安装好后配作的。（本文内容来源于 《金属加工（冷加工）》 ☞本文编辑：Sonya ，版权归原作者所有）
（2）主要零件夹爪的零件如图3所示。
4、刀具及切削用量的选择
采用该气压弹性专用夹具在微型精密数控车床上加工该工件，有效解决了装夹变形和生产效率问题。但要想对该类工件进行正常地加工，还必须合理地选用刀具材料、参数以及切削用量。
（1）刀具材料、参数的选择：图1所示，典型壁薄工件材料牌号为Y1Cr17，属铁素体类易切不锈钢。该不锈钢具有易切结构钢的切削性能，同时也具有优质结构钢的力学性能，生产中应用广泛。
通常加工该材料所用的钻头、丝锥之类复杂定型刀具多用新型高速钢材料，如W12Cr4V4Mo、W12Cr4V5Co5(T15)及W9Cr4V5Co3等。内外圆车刀可选用YG类、YW1、YW2、YH1及YH2等常用牌号的硬质合金。为使刀具锋利减小切削力，切削不锈钢材料的刀具前角应尽可能取大值，特别是加工小型壁薄工件。一般前角为12°～30°。为保证足够的刀具强度，后角不宜过大，粗车为6°～10°，精车为10°～20°。
在批量生产中为保证加工质量和生产效率，常选用性能更高专为精密微型工件加工设计的刀具，如：超微粒硬质合金PVD涂层刀具和金属陶瓷类PVD涂层刀具等。
（2）切削用量的选择：为保证其加工精度和表面质量一般选用较小的背吃刀量、进给量和较大的切削速度。粗车外圆背吃刀量取0.3～0.5mm,内孔取0.2～0.3mm；精车内、外圆背吃刀量取0.1～0.15mm；粗、精车进给量取0.02～0.05mm/r，切槽、切断取0.02mm/r，钻孔时取0.07mm/r。用超微粒硬质合金和金属陶瓷类PVD涂层刀具切削Y1Cr17不锈钢的切削速度可达295m/min以上，.加工较小尺寸工件时，一般在机床回转性能许可的前提下,尽可能选用较高的转速。范例中钻孔选1200r/min、粗精车内外圆选用3000r/min、切断选用2000r/min。
此外，加工壁薄工件时一般选择以冷却润滑为主的切削液。如下几种：硫化油、硫化豆油，煤油加油酸或植物油、四氯化碳加矿物油及乳化液等。
