薄壁类风筒工件的加工方法优化

陈雪芳 崔凤有

(齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司设计院，黑龙江 齐齐哈尔 161005)

1 风筒的加工方法研究

1.1 风筒的精度要求及分析

数控龙门铣机床是笔者公司主打产品，其中一零件如图1所示，风筒外圆为φ550f9 mm，内孔为φ538 mm，单边壁厚为6 mm,筒长为1 260 mm，并且要求φ550f9 mm外圆圆柱度为0.05 mm，要想保证此精度，在加工上存在一定难度。

1.2 一般加工工艺方法

按照普通轴套类工件，一般工艺步骤为：(1)在工件最右端φ538 mm孔内焊接工艺堵(工艺堵长35 mm)。(2)划线，划全长1 290 mm尺寸两面，在工艺堵划工件十字中心线，按线在工艺堵中心上打中心孔φ5 mm。(3)在普通卧式车床C61100上进行粗加工，夹左端φ650 mm外圆，顶右端工艺堵焊块中心孔，一次装夹，找正右端15 mm长外圆，粗车、半精车φ550f9 mm×1 260 mm,外圆留量0.5 mm，车：右端15 mm长外圆见光，粗糙度至Ra3.2 μm。(4)上砂带磨头，磨φ550f9 mm外圆至要求，并保证φ550f9 mm外圆的圆柱度在0.08 mm以内；调头，架中心架，找正φ650 mm×15 mm右端面及φ550f9 mm外圆跳动在0.04 mm以内，车全长1 290 mm尺寸左端面至图纸要求，并完成φ650 mm外圆，调头，架中心架，找正，车去工艺堵头，全长1 290 mm尺寸右端面至图纸要求。

加工中的切削力、夹紧力、切削热和残余应力都会导致薄壁类工件变形。按照此工序，由于装夹次数多，夹盘夹紧等因素，都会导致工件变形，加工出的工件φ550f9 mm圆柱度都在0.1 mm以上，难以满足图纸要求的精度。

1.3 加工工艺优化

为了避免工件在加工过程中变形，从半精加工工序开始，主要从装夹方案，选择合理的刀具几何参数，选择合理的切削方向及切削用量进行优化。具体操作如下：

(1)装夹方案优化：如图2所示，用自制工装锥形圆盘顶尖和工艺压块， 取代φ538 mm孔口焊接工艺堵，在工件精加工前，在φ550f9 mm外圆圆周上均布焊接3处35 mm×80 mm×50 mm的工艺压块。

(2)优化加工工序：①装夹：在工件右端外圆处点焊工艺压块3，以工件右端为基准装夹找正，C61100车床的卡盘爪稍微用力，只起到辅助支撑即可，用压板压紧工艺压块，装夹力主要由压板来满足，从而减小卡盘爪夹紧对工件造成的变形；把锥形圆盘顶尖1装于车床尾座上，顶工件1 290 mm左端。②车工艺架子口：粗加工过后，φ550f9 mm外圆还有0.5 mm的余量，在全长两端车出两个架子口,尺寸为150 mm长,0.2 mm深。③撤去尾座及锥形圆盘顶尖1，在左端架子口上架中心架，精车1 290 mm左端面。④将工件卸下，钳工配合去除工艺压块3，卡盘夹φ650 mm外圆，卡盘爪稍微带用力，只起到辅助支撑即可，压φ650 mm右端面，尾座上用锥形圆盘顶尖1顶φ538 mm孔口，找正两侧架子口，进行精车φ550f9 mm外圆至要求。

(3)选择合理的刀具：精车薄壁工件时，刀具刃口要锋利，刀杆的刚度要高，修光刃不宜过长。为了减小工件变形，必须减小切削时的吃刀力，因此采用较大的主偏角、稍大的前角、较小的刀尖圆弧半径的锋利车刀成为首选。事实证明，采用R型圈屑槽、主前角25°～30°，主后角为6°～10°，主偏角为91°～93°，负偏角为6°～8°，刃倾角为0°～3°的刀具为最合理的。

(4)精车时，选择合理的切削用量：切削速度为65 m/min以下，走刀量为0.05～0.07 mm/r,背吃刀量为0.055～0.075 mm,这样能有效消除切削过程中振动，从而避免薄壁工件变形。并且在精车时选择比热容大、粘度小、流动性好的切削液进行手动冷却，既能减小工件表面粗糙度值，又能吸收大量热量，降低切削温度，防止工件变形。

2 结语

按照此加工方法加工的工件，本批次加工5种风筒，共计5件，均一次交检合格。圆柱度均在0.04 mm以内，最好的达到0.02 mm，满足了设计图纸精度要求。

本文阐述了薄壁类工件的加工特点，加工难点分析，从装夹方法、刀具选择、以及车削参数选择等方面展开工艺优化，以实例展现优化的成果，保证了工件的加工质量和尺寸精度。

此优化方法进一步推广，可以广泛运用在笔者公司小松压力机的铜套、薄壁缸体等其他系列产品和零部件上，并可以对工装顶尖进行改进，做出不同尺寸的，比如加工范围在200～300 mm, 300～400 mm的等一系列工装，满足各种尺寸薄壁类工件的使用，提高工作效率，对加工成产具有重要的参考意义。