论如何保证薄壁零件的加工精度

论如何保证薄壁零件的加工精度

张后方

张后方贵州省遵义市职业技术学校563000

摘要：薄壁零件是机械零件中精度要求较高的工件之一。这些表面不仅有尺寸精度和表面粗糙度的要求，而且彼此间还有较高的形状精度和位置精度要求。因此本文就车削中如何保证薄壁零件的加工精度问题，从零件的装夹、刀具几何角度的选择、切削用量的选择进行了分析，为今后更好地加工薄壁零件，保证质量，提供了理论依据。

关键词：薄壁零件加工精度应对方法

一、薄壁零件加工精度难以保证的原因

1.装夹的影响

薄壁零件的内外圆直径差很小，强度很弱，零件在三爪自定心卡盘上装夹时用径向夹紧力夹紧，零件只受到三个爪的夹紧力，夹紧力不均衡，从而使薄壁零件产生变形。

2.切削力的影响

（1）在加工零件时，为了节约时间，通常采用较大的切削深度和切削速度，这样很容易产生较大的切削力，使工件发生振动或变形，从而影响工件的加工质量。

（2）在加工零件时，为了增加刀具的使用寿命，降低加工成本，我们平时采用的刀具几何角度在允许范围内取值较小，这样的刀具在加工薄壁零件时由于径向切削力过大，摩擦力过大很容易使工件产生振动或变形，从而影响工件的加工质量。

（3）在加工薄壁零件时，我们往往采取先粗加工外圆，再粗加工内孔，然后精加工内孔，最后精加工外圆的方法。然而，这样由于薄壁工件每次加工都受单向径向切削力作用，使工件较容易变形，特别是较薄的薄壁零件。

3.切削热的影响

（1）由于我们平时采用的刀具几何角度在允许范围内取值较小，在加工零件时由于摩擦力较大，产生的切削热量大，使工件容易产生热变形，达不到要求。

（2）在加工薄壁零件时，我们通常是使用水溶液冷却，无论是粗加工还是精加工。然而，我们没有注意到水溶液在精加工时是不适用的，它的冷却速度达不到要求，很容易使工件因冷却不充分，产生切削热过大而使工件变形。

二、保证薄壁零件加工精度的方法

1.减少夹紧力对变形的影响

（1）应使夹紧力分布均匀，如用开口过渡环或使用宽软爪。

（2）(结构允许时)用轴向夹紧，避开薄壁件径向刚性差的弱点。

（3）使用胀力心轴。

（4）在工件上增加工艺肋或凸边,使夹紧力作用在刚性较好的部位，减少变形，待加工终了时再切除。

2.减少切削力对变形的影响

（1）选用合理的切削用量。

切削力的大小与切削用量密切相关。从《金属切削原理》中可以知道:背吃刀量ap，进给量f，切削速度V是切削用量的三个要素。所以，粗加工时，背吃刀量和进给量可以取大些；精加工时，背吃刀量一般在0.2-0.5mm，进给量一般在0.1-0.2mm/r，甚至更小，切削速度6-120m/min，精车时用尽量高的切削速度，但不易过高。合理选用三要素就能减少切削力，从而减少变形。

（2）选择合理车刀几何角度。

一般车削钢件材料的薄壁零件时：用高速钢刀具，前角取6～30°，用硬质合金刀具，前角取5～20°；用高速钢车刀，刀具后角取6～12°，用硬质合金刀具，后角取4～12°，精车时取较大的后角，粗车时取较小的后角；主偏Kr角在30～90°范围内、车薄壁零件的内外圆时，取大的主偏角；副偏角Kr′取8～15°，精车时取较大的副偏角，粗车时取较小的副偏角。

（3）采用降低径向切削力的有效方法。

采用内外圆同时加工，使径向切削分力抵消。

3.减少切削热对变形的影响

（1）减少切削热的产生。

合理选择刀具几何角度(增大γo、αo)和切削用量。实验证明：刀具前角（γo）越大（12～15°）刀具散热效果愈好，刀具主后角（αo）越大（8～12°）刀具散热效果愈好。

（2）合理选择切削液。

用高速钢刀具粗加工时，以水溶液冷却；精加工及中、低速精加工时，选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液。硬质合金刀具粗加工时，可以不用切削液，必要时也可以采用低浓度的乳化液或水溶液，但必须连续地、充分地浇注；精加工时采用的切削液与粗加工时基本相同，但应适当提高其润滑性能。

三、结论

针对薄壁零件的加工，无论在刀具几何角度的选择上，还是在装夹的方法上，以及在切削过程中都会由于各方面的原因，使工件产生变形、增加表面粗糙度值，从而使工件达不到要求，薄壁零件加工精度难以保证。但是，我们只要根据薄壁零件的特性，在加工过程中存在的问题，采取有效的方法加以解决（如：选择正确的装夹方法、合理选择刀具几何参数、合理选择切削三要、合理选择切削液素等等），薄壁零件的加工质量是可以保证的。