壳体（LY12）薄壁零件车削加工技术研究

何明辉 胡振峰 牛雪平

摘 要：薄壁壳体零件材料为LY12，刚性差、强度弱。在加工过程中受切削力、切削热、断续切削条件及定位夹紧等因素的影响，极易变形，不易保证零件的加工质量。本文以某安装壳体薄壁零件为例，结合双主轴车削加工中心，编制应用双主轴传递同步运行程序，对车削加工过程中装夹方法、切削用量等参数进行优化，进一步提高其生产效率，确保零件的加工质量。

关键词：双主轴车削；薄壁；装夹；切削用量

中图分类号：TG506 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）02-0059-02

Turning Technology of Shell （LY12） Thin Wall Parts

HE Minghui HU Zhenfeng NIU Xueping

（Zhengzhou Aircraft Equipment Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450005）

Abstract： The material of thin-walled shell parts is LY12， and its rigidity is poor and the strength is weak. In the process of cutting， the cutting force， cutting heat， interrupted cutting conditions and location and clamping factors are very easy to deform， which is not easy to ensure the quality of parts. This paper taken a case of thin walled parts installation as an example， combined with double spindle turning center， double spindle system using transfer synchronous operation procedures， for turning the clamping means， cutting parameters optimization， to further improve the production efficiency， ensureed the components the processing quality.

Keywords： double spindle turning；thin wall；clamping；cutting amount

1 壳体薄壁零件的结构特征

某安裝壳体零件材料为LY12，其切削性能良好。此零件属于异型薄壁壳体类结构，外形尺寸较大，圆周边最小厚度为1.9mm，内部筋的最小厚度仅为2mm，基准外径Φ64公差为0.019mm。因零件壁薄导致强度、刚性较差，在加工该零件时，若工艺方案或加工参数设置不当，零件极易变形，其形位误差增大。零件结构如图1所示。

2 零件加工难点

①壳体薄壁零件毛坯选用棒料，首先，车削内孔时，虽使用软爪夹持Φ64外径，保证同轴度，但受加紧力和切削力影响，加工过程中还是会产生零件变形；其次，在用Φ62外圆定位时，压板夹紧，铣削外形和内腔的4个圆弧时，装夹刚性较差，容易产生振动和变形；在以2-Φ4.2两小孔定位钻外径上的4个M4-7H螺纹底孔时，可能出现定位误差。这些都会影响工件的产品质量和生产效率。

②薄壁零件数控车削影响加工精度的因素主有以下3方面：第一，受力导致薄壁零件变形；第二，受热变形，因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难以控制；第三，振动变形影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。

3 解决方案

①选用数控车削中心T42数控卧式车床，双主轴车削中心相同的功率、相同的转速，主、副轴可对工件进行不停车同步传递夹持，采用双主轴数控车削中心进行加工可在一次装夹中同时加工工件的两端，只需要一台设备进行从毛坯到成品的全部正、反面加工，简化了人工操作，减少工序的同时也大大提高了生产效率。

②加工方法改进。改进后：先用主轴夹持毛坯外形，加工端面槽和Φ64 0 -0.019mm外径上的2-M3-6H和4-M4-7H螺纹以及3-Φ4.2+0.030mm小孔[1]；然后工件传递给副主轴夹持，车削加工内孔，再使用动力头铣削外形和内腔的4个圆弧。

③定位与装夹设计夹头，改进装夹方式。零件过于轻薄的就不能使用三爪卡盘。在精密的薄壁零件数控加工程序中要慎重地对零件的定位及夹紧装置进行分析，对可能会引起零件变形的外力作用的大小及方向进行仔细分析，设置满足加工实际需求的专用夹具。该安装壳体钻孔与铣外形均在车削中心进行，壳体属于薄壁类零件，外圆Φ64 0 -0.019精度高，刚性较差，容易变形。给副主轴一端设计制作了专用弹簧夹头装夹工装，如图2所示。

此装夹工装直接安装于副主轴内部，获得更短的工件悬伸，使主轴精度直接传递到工件，大大提高了铣削时装夹刚性，且装夹工装方式完全符合薄壁零件的特点。夹具与壳体薄壁Φ64 0 -0.019 贴合，避免卡盘夹紧外圆的时候，零件出现变形；同时夹具定位准确，零件易于找正，装夹方便快捷，零件变形小；利用工装，可以一次装夹完成型腔及所有孔的加工，加工质量得到有效保证[2]。

④切削参数优化和减小加工振动变形措施。对于结构复杂的薄壁零件来说，应尽量降低机械加工应力，同时避免局部应力集中、表面缺陷的产生，还需优化零件加工的切削参数。切削层深度对薄壁零件加工过程中所产生的切削力大小具有直接的影响。减小切削深度虽然会增加数控机床加工过程中的走刀次数，但可以避免由于切削力增大而导致零件变形的出现。除此之外，加工过程中切削的速度同样也会对切削力有所影响，使用高速切削对薄壁零件进行加工，可以起到削弱切削力的作用，也可以降低加工时的温度，防止热力变形的出现。零件在加工内腔时，采用Φ12立铣刀粗铣，转速2 000r/min，进给量80～100m/min；Φ6立铣刀精铣，加工余量为单边0.3mm，转速3 000r/min，进给量控制在20～30m/min[3]。

为减少工件振动和变形，应减小工件所受切削力和切削热。切削速度高、走刀量小、加工层深度浅，所产生的切削残余应力就小。采取紧密贴合定位元件与零件定位面之间的接触，防止薄壁零件在生产过程中发生振动变形。

参考文献：

[1]王信义.机械制造工艺学[M].北京：理工大学出版社，1989.

[2]肖继德.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3]杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2003.