摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。 关键词：薄壁零件 工 ... 摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。
关键词：薄壁零件 工艺分析 加工方案
车薄壁工件时，由于工件的刚性差，在车削过程中，可跑产生以下现相。
1.1 因工件壁薄，在夹压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。当采用如图1所示三爪卡盘夹紧工件加工内孔时，在夹紧力的作用下，会略微变成三角形，但车孔后得到的是一个圆柱孔。当松开卡爪，取下工件后，由于弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而内孔则如图2所示变成弧形三角形。若用内径千分尺测量时，各个方向直径D相等，但 已变形不是内圆柱面了，这种现相称之为等直径变形。
1.2 因工件较薄，切削热会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制。对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由切削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使工件卡死在夹具上。
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1.3 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。
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2 减少和防止薄壁件加工变形的方法
2.1 工件分粗，精车阶段 粗车时，由于切削余量较大，夹紧力稍大些，变形也相应大些；精车时，夹紧力可稍小些，一方面夹紧变形小，另一方面精车时还可以消除粗车时因切削力过大而产生的变形。
2.2 合理选用刀具的几何参数 精车薄壁工件时，刀柄的刚度要求高，车刀的修光刃不易过长（一般取0.2~0.3mm），刃口要锋利。
核桃夹子2.3 增加装夹接触面 如图3所示采用开缝套筒或一些特制的软卡爪。使接触面增大，让夹紧力均布在工件上，从而使工件夹紧时不易产生变形。
2.4 应采用轴向夹紧夹具 车薄壁工件时，尽量不使用径向夹紧，而优先选用如图4所示轴向夹紧方法。工件靠轴向夹紧套（螺纹套）的端面实现轴向夹紧，由于夹紧力F沿工件轴向分布，而工件轴向刚度大，不易产生夹紧变形。
2.5 增加工艺肋 有些薄壁工件在其装夹部位特制几根工艺肋，以增强此处刚性，使夹紧力作用在工艺肋上，以减少工件的变形，加工完毕后，再去掉工艺肋。
2.6 充分浇注切削液 通过充分浇注切削液，降低切削温度，减少工件热变形。
内河航标灯3 数控车削薄壁件参数选择
数控车床进行薄壁件加工时，具有较大的优势，对于直径较小（φ160mm以内），长度短（250mm以下），壁厚为2-2.5mm的薄壁工件，可以一次性车削成型。但应注意不要夹持在薄壁部位，同时应选择合适的刀具角度，具体的刀具角度如下。
3.1 外圆精车刀 Kr=90°～93°，Kr’=15°α0=14°～16°，α01=15°，γ0适当增大，刀具材料为YW1硬质合金。
3.2 内孔精车刀 Kr=60°，Kr1=30°，γ0=35°α0=14°～16°，α01=6°～8°，λs=5～6°，刀具材料为YW1硬质合金。 转贴于 中国论文下
3.3 精加工车削参数Vc=160mm/min，f=0.1mm/r，αp=0.2～0.4mm。新型电子产品
通过以上分析，本例的薄壁工件可采用悬臂装加的方式进行加工。
4 加工薄壁件难点分析
本例工件除了加工薄壁件的难点外，还有加工内凹半圆?外凸半圆以及T型槽的加工难点。对于内凹半圆，采用R3的圆弧形车刀进行加工；对于外凸半圆，则采用外切槽刀进行加工；对于T形槽 ，则采用35°菱形刀片机夹式车刀进行加工，其主偏角取93°，副偏角取52°。
5 薄壁组合件加工方案
本例加工薄壁组合工件如图8所示，加工方案如下：
5.1 加工件3右侧内外轮廓如图5所示，注意先加工外轮廓，再加工外轮廓，保证φ58，ф52外圆尺寸，同时保证ф48，φ23内孔和内锥孔的精度要求。
5.2 掉头装夹，以φ23内孔表面作为校整面进行校整，加工件3左侧外轮廓及内锥孔，保证各项精度要求。
5.3 加工件2左侧内孔及外圆台阶如图6所示，保证φ70外圆尺寸，同时保证φ48，ф58内孔和M56×2-6H内螺纹的精度要求，用件3与之螺纹旋和，保证配合精度要求。
5.4 拆除件2，加工件1左侧内外轮廓如图7所示，先加工外轮廓再加工内轮廓，注意薄壁件的悬臂加工以及外凸半圆和内凹半圆的加工刀具及加工方式。
5.5 掉头采用一夹一顶的方式装夹件1，加工件1右侧外轮廓，保证φ58，φ48，φ23，φ16的外圆尺寸及M56×2-6g的外螺纹尺寸的精度要求。
5.6 不拆除件1，用螺纹连接方式安装件2，加工件2外轮廓，保证φ80外圆及T形槽的各项精度要求。
5.7 拆下件1，以件2的Ф80的外圆作为装夹表面，校整Ф48内轮廓后加工件2左侧内轮廓，保证Ф58内孔和M56×2-6H内螺纹的精度要求，用件3和件1与之试配，保证配合精度要求；如图8所示。
5.8 拆下工件，去毛倒棱，进行工件组合并进行自检。本例的关键是进行合理的工艺分析，选择合理的加工方案，合理的选择刀具及切削参数，而工件的编程难度不大，这里就不再做叙沭。
6 结语
本文阐沭了薄壁工件的加工特点，减少和防止加工变形的方法，加工难点分析以及数控车削薄壁件参数的选择，确定了薄壁组合件加工方案。经生产实践证明，该加工方案切实可行，能保证薄壁组合件的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度和装配质量都满足图纸要求，可为类似零件和产品的机械加工提供一定的借鉴。
参考文献：
[1]刘立.数控车床编程与操作.北京：北京理工大学出版社.2006.8.
[2]职业技能鉴定教材编审委员会.车工.北京：中国劳动出版社.2004.7.
[3]穆国岩.数控加工编程与操作.北京：机械工业出版社.2008.8.
因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。如何提高薄壁零件的加工精度将是业界越来越关心的话题。rrggg
薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工，为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度。影响薄壁零件加工精度的因素有很多，但归纳直来主要有以下三个方面：
(1)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，如图1所示。
(2)受热变形
因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。
(3)振动变形
在切削力（特别是径向切削力）的作用下，很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。
图1 夹紧力的影响
既然影响薄壁件加工精的因素到了，那么我们将如何提高薄壁零件的加工精度呢？接下来笔者将通过具体实例来介绍提高薄壁件加工精度和效率的措施。
图2所示的薄壁零件，是我校用数控车床对外加工产品中难度较大的零件。采用的设备是配备了广州数控系统GSK980T的数控车床。为了提高产品的合格率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，实践证明，有效提高了零件的精度，保证了产品的质量。
图2 示例零件
1. 工件特点分析
从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两点：
(1)因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有4mm，材料为45号钢，而且批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠。通常的车削都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，而且还需车削M24螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。
(2)螺纹加工部分厚度只有4mm，而且精度要求较高。
目前广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76。G32是简单螺纹切削，显然不适合。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，如图3所示，刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，在切削时两切削刃容易磨损，在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差，但由其加工的牙形
精度较高。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，如图4所示，单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，但加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。
从以上对比可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G92、G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进精加工的方式在薄壁螺纹加工中将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生的薄壁变形；另一方面能够保证螺纹加工的精度。
图3 G92直进式加工
图4 G76斜进式加工
2. 优化夹具设计
由于工件壁薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹，工件将会受到轴向切削力和热变形的影响出现弯曲变形，很难达到技术要求。为解决此问题，我们设计出了一套适合上面零件的加工的专用夹具，如图5所示。
图5 专用夹具
其中，件1为夹具主体，材料为45号钢，左端被夹持直径为80mm，可用来夹持工件的内孔直径范围为20～30mm；件2为拉杆，材料为45号钢，直径为21mm，它刚好与薄片工件上的φ21孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；件3为已加工完左端面和内孔的工件，装夹时要注意工件与夹具体1的轴向夹紧配合。小沟槽是在工件调头装夹后，为方便控制总长度而设计的，尺寸为5mm×2mm。
3. 刀具的合理选择
(1)内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹；
(2)外圆粗、精车均选用硬质合金90°车刀；
(3)螺纹刀选用机夹刀，标准刀尖角度，以便磨损时易于更换。
4. 加工步骤选定
(1)装夹毛坯15mm长，平端面至加工要求；
(2)用φ18钻头钻通孔，粗、精加工φ21通孔；
(3)粗、精加工φ48外圆，加工长度大于3mm至尺寸要求；
(4)调头，利用夹具如图2所示装夹，控制总长尺寸35mm平端面；
(5)加工螺纹外圆尺寸至φ23.805；
(6)利用G76、G92混合编程进行螺纹加工；
(7)拆卸工件，完成加工。
5. 切削用量选择
(1)内孔粗车时，主轴转速为500～600r/min，进给速度F100～F150，留精车余量0.2～0.3mm；
(2)内孔精车时，主轴转速为1100～1200 r/min，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30～F45，采用一次走刀加工完成；
