薄壁零件的车削技巧

2018-02-01臧强鑫

时代农机 2018年3期

臧强鑫

（江苏省常州技师学院，江苏常州 213000）

1 薄壁零件车削过程中遇到的困难

（1）变形问题。①受力变形。用三爪卡盘夹紧薄壁外圆，在夹紧力的作用下容易产生变形，导致零件呈多角形，可通过采用外加开口套筒或改用特殊软爪等措施来增大接触面积，使夹紧力均匀分布；于受热变形。因零件壁厚小，切削过程容易产生大量热量导致热变形，影响零件精度；③振动变形。在车削径向力的作用下，容易产生振动变形，影响尺寸精度和表面质量。

（2）薄壁零件壁厚不均匀。普通车床的夹具、刀具及主轴旋转中心位置不在相对位置上，加工过程容易产生偏心，造成工件几何形状和壁厚不均匀，还有部分零件壁厚均匀性要求高，但尺寸要求低，因定位刚性差造成壁厚较大误差。

（3）刀具对精度和表面质量的影响。薄壁零件粗加工不会因壁薄造成加工误差，而精加工要求刀杆刚性高，刀具刃口要锋利，切削液要充分冷却，保证零件表面质量。在精车深孔薄壁时要注意刀具磨损及刀具伸长量，尤其是车削硬材料薄壁时，会因刀具磨损造成孔内锥度的产生。

2 影响薄壁零件加工的重要因素

（1）夹具因素。夹具的主要作用是通过合理布置夹具和支撑块的位置及合适的夹紧力，在加工过程中对工件进行定位、约束和支撑。零件在三爪卡盘中受夹紧力的影响会造成局部刚性转动，导致零件相对刀具的位置改变。此外三爪卡盘的装夹精度是影响零件精度的主要因素，因此优化三爪卡盘的装夹方案减少装夹变形是提高零件精度和提升加工效率的关键。

（2）切削用量的影响。力的大小跟切削用量密切相关，合理选择切削三要素的大小能有效减少变形，背吃刀量增加，切削力成正比增加，进给量增加，切削力增加60%，因此车削薄壁零件尽量用高的切削速度，但要采取一定的措施，防止工件的振动，降低工件表面的粗糙度值。切削速度同时也是影响刀具的主要因素。如果切削速度高，刀具容易磨损，刀具锋利程度减弱，也同样会引起切削力的增加，引起零件的变形。

（3）刀具几何角度的影响。刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大，切削变形和摩擦力减小，切削力减小，刀具散热情况差，磨损加快。一般情况，粗加工采用较小的前角，精加工采用较大的前角。工件材料强度好、硬度高取较小前角，反之取较大前角。刀具的后角大小，决定着刀具后面与工件表面的摩擦情况。后角大，摩擦力小，切削力也相应减小，但后角过大也会使刀具强度减弱。刀具主偏角的大小，决定着轴向切削力和径向切削力的分配情况。主偏角增大，径向切削力减小，而轴向切削力增大；反之径向切削力增大，轴向切削力减小。车削薄壁零件的内外圆时，取大的主偏角为好。

（4）切削液的影响。在车削过程中，切屑、刀具和工件会产生摩擦产生热量，热量传递到刀具上，刀具硬度降低，刀具磨损加剧，表面质量降低；热量传递到工件上，会使工件产生热变形。薄壁零件加工不利，在切削过程中，合理选择切削液能有效降低切削力，提高刀具耐用度，表面质量提高，零件也不会受到切削热的影响，保证了零件的加工质量。

3 薄壁零件车削技巧

（1）合理选择刀具几何角度、切削用量、切削液。粗加工时，背吃刀量和进给量可以大些；精加工时，背吃刀量一般在0.4mm左右，进给量一般在0.15mm/r左右。切削速度对切削力影响不大，但要根椐工件材料、工件直径、刀具材料及角度，控制在一定范围内，一般取1000r/min。精车时采用较高的切削速度，在高速度下要防止工件的共振，提升表面质量。切削速度也影响了刀具寿命，切削速度高，刀具磨损加剧，刀具锋利程度的减弱也同样会引起切削力的增加。因此切削深度和走刀量不宜过大，否则极易产生“轧刀”，减小切削力能有效控制变形，而采用较大的主偏角、稍大的前角、会降低切削力；同时切削时选取小的背吃刀量，通过充分的冷却润滑液等方法能减少工件变形。因此合理的工艺安排，良好的准备工作是提高薄壁工件加工质量的有效方法。

（2）薄壁零件车削最好粗精加工分开。粗加工有较大的残余应力，因此粗加工后进行退火处理能有效降低应力。部分薄壁零件形状复杂精度高，需增加半精车工序，使粗加工产生的变形得到修正。当使用同一基准、一次装夹完成工件半精车与精车加工时，可以用开口套筒及专用扇形软卡装夹薄壁工件，可增大装夹接触面积，使夹紧力均匀分布在薄壁工件上，以减少工件变形。精车前松开工件，减少内部应力，调整工件位置再夹紧，可有效应对工件变形问题。同时使用夹具时应减少工件夹紧与车削时的变形，以此保证薄壁质量。