數(shù)控機(jī)床加工薄壁套管造成尺寸和形狀誤差的解決方案

前 言

在切削過程中，薄壁受切削力的作用，容易產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致出現(xiàn)橢圓或中間小，兩頭大的“腰形”現(xiàn)象。另外薄壁套管由于加工時(shí)散熱性差，極易產(chǎn)生熱變形，不易保證零件的加工質(zhì)量。下圖零件不僅裝夾不方便，而且加工部位也難以加工，需要設(shè)計(jì)一專用薄壁套管、護(hù)軸。

一、工藝分析

根據(jù)圖紙?zhí)峁┑募夹g(shù)要求，工件采用無縫鋼管進(jìn)行加工，內(nèi)孔和外壁的表面粗糙度為Ra1．6μm，用車削可達(dá)到，但內(nèi)孔的圓柱度為0．03mm，對(duì)于薄壁零件來講要求較高。在批量生產(chǎn)中，工藝路線大致為：下料—熱處理—車端面—車外圓—車內(nèi)孔—質(zhì)檢。

“內(nèi)孔加工”工序是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。我們拋開外圓、薄壁套管就內(nèi)孔切削就難保證0．03mm的圓柱。

二、車孔的關(guān)鍵技術(shù)

車孔的關(guān)鍵技術(shù)是解決內(nèi)孔車刀的剛性和排屑問題。增加內(nèi)孔車刀的剛性，采取以下措施：

（1）盡量增加刀柄的截面積，通常內(nèi)孔車刀的刀尖位于刀柄的上面，這樣刀柄的截面積較少，還不到孔截面積的1／4，如下左圖所示。若使內(nèi)孔車刀的刀尖位于刀柄的中心線上，那么刀柄在孔中的截面積可大大地增加，如下右圖所示。

（2）刀柄伸出長(zhǎng)度盡能做到同加工工件長(zhǎng)度長(zhǎng)5－8mm，以增加車刀刀柄剛性，減小切削過程中的振動(dòng)。

三、解決排屑問題

主要控制切削流出方向，粗車刀要求切屑流向待加工表面（前排屑），為此采用正刃傾角的內(nèi)孔車刀，如下圖所示。

精車時(shí)，要求切屑流向向心傾前排屑（孔心排屑），因此磨刀時(shí)要注意切削刃的磨削方向，要向前沿傾圓弧的排屑方法，如下圖所示精車刀合金用YA6，目前的M類型，它的抗彎強(qiáng)度、耐磨、沖擊韌度以及與鋼的抗粘和溫度都較好。

刃磨時(shí)前角磨以圓以圓弧狀角度10°－15°，后角根據(jù)加工圓弧離壁0．5－0．8mm（刀具底線順弧度），c切削刃角k向?yàn)椤?．5－1為沿切屑刃B點(diǎn)修光刃為R1－1．5，副后角磨成7°－8°為適，E內(nèi)刃的A－A點(diǎn)磨成圓向外排屑。

四、加工方法

（1）加工前必須要做一件護(hù)軸。護(hù)軸主要目的：把車好的薄壁套內(nèi)孔以原尺寸套住，用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓，保持外圓加工質(zhì)量、精度。所以，護(hù)軸的加工對(duì)加工薄壁套管的工序是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

加工護(hù)軸毛胚用45＃碳結(jié)構(gòu)圓鋼；車端面、開兩頭B型頂尖孔，粗車外圓，留余量1mm。經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)定形、再精車留0．2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面，硬度HRC50，再經(jīng)外圓磨床磨成如下圖所示，精度達(dá)要求，完工后待用。

（2）為能使工件一次性加工完畢，毛胚留夾位和切斷余量。

（3）先把毛胚作熱處理調(diào)質(zhì)定形，硬度為HRC28－30（可加工范圍的硬度）。

（4）車刀采用C620，首先把前頂尖放進(jìn)主軸錐位固定，為防止夾薄壁套時(shí)的工件變形，增加一個(gè)開環(huán)厚套，如下圖所示。

為保持批量生產(chǎn)，薄壁套管外圓的一頭經(jīng)加工為統(tǒng)一尺寸d，t的尺是軸向夾位，個(gè)薄壁套管壓緊，提高車內(nèi)孔時(shí)的質(zhì)量，保持尺寸。考慮到有切削熱產(chǎn)生，工件膨脹尺寸難掌握。需要澆注充分的切削液，減少工件的熱變形。

（5）用自動(dòng)定心三爪卡盤將工件夾牢，車端面，粗車內(nèi)圓。留余量0．1－0．2mm精車，換上精車刀把要切削余量加工到護(hù)軸滿過度配合和粗糙度的要求。卸下內(nèi)孔車刀，插入護(hù)軸至前頂尖，用尾座頂尖按長(zhǎng)度要求夾緊，換外圓車刀粗車外圓，再精車達(dá)圖紙要求。經(jīng)檢驗(yàn)合格，用切斷刀按長(zhǎng)度要求尺寸切斷。為使工件斷開時(shí)的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整；護(hù)軸磨小的一段就是為了切斷留有空隙而磨小，護(hù)軸為減少工件變形，防止振動(dòng)，以及切斷時(shí)掉下碰傷原故。

五、結(jié)論

以上方法加工薄壁套管，解決了變形或造成尺寸誤差和形狀誤差而達(dá)不到要求的問題，實(shí)踐證明加工效率較高，易于操作，并且適合加工較長(zhǎng)的薄壁零件，尺寸易掌握，一次性完工，批量生產(chǎn)也較實(shí)際。

責(zé)任編輯：gt