薄壁零件的车削.ppt

摘要 轴类薄壁零件在航天工业中受到了越来越广泛的应用，而轴类薄壁零件因其壁薄加工难，成了行业内棘手的事情。本文以两个不同材料不同形状的典形轴类薄壁零件为例对其加工方法进行了较为全面的分析，并总结出了一些实际可行的加工方法。 关键字：薄壁轴类零件 变形 材料 夹具 1.引言 因为薄壁零件具有重量轻，材料少，结构紧凑，所以在航天制造业中受到了越来越广泛的应用，而薄壁零件因其壁薄而必然导致起强度弱，刚性差，装夹基准小，所以容易变形，不易保证加工质量。采用什么方法才能提高薄壁零件的加工质量呢，成为了业界越来越重视的话题。 1.引言 　　薄壁零件按其形状大致可以分为：壳体类薄壁零件和轴类薄壁零件。壳体类薄壁零件通常采用铣削或冷挤压冲加工方法，而轴类薄壁零件通常采用车削加工。下面我们用实例来分析一般轴类薄壁零件的具体加工方法和注意事项。 2.薄壁零件加工难点和引起原因 由分析轴类薄壁零件得出此类零件加工大瓶颈是壁薄容易变形，而影响变形的因素有很多，主要有以下几个方面： 1.装夹过程中引起的变形，从而影响工件尺寸与形状精度。 2.切削过程中受车削力挤压引起的变形。 3.高温情况下零件热效应产生的高温变形和应力变形。 4.其他方面的引起的变形，如机床振动引起。 3.实例分析解决方案 　　　既然影响加工轴类薄壁零件精度原因已找到，那么怎样去控制和减小这些影响因素呢？笔者以两个材料不同、形状各异的图形实例进行具体分析，在此采用的是配备了NUM1050数控系统的S188型双主轴车铣中心，根据数控机床的特性，主轴采用三爪卡盘夹紧，副主轴采用弹簧夹头装夹（可改装用顶针内涨）。并采用先粗后精工艺，而粗加工因技术难度小在此不再述，我们分析的是零件的精加工。 例一 　　 如图一所示，它是一个较长的轴类薄壁零件，内外直径相差很小，壁薄易变形，且有较高的圆度和同心度，而材料为3Cr13 ，它是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。分析以上问题，采取以下加工方法。 （1）.根据材料的特性试验进行分析 　　　直接装材料进行试切削发现材料本身硬度不高但材料切削时加工表面却硬化严重，导至切削抗力增大，温度上升很快。且粘刀，切屑不容易断会直接划伤零件表面，而这些却是零件变形的主要原因之一。为了改变材料硬度我们进行热处理调质，但是当热处理硬度在HRC30以上时，又因其硬度过高，刀具磨损严重，切削力过大，导致材料变形。只有使硬度达到HRC20-HRC30时我们发现车削加工性能较好。 （2）.根据零件分析所应采用夹具 　　 用主轴硬三爪卡盘装夹加工后零件变形严重，经分析零件变形主要是三爪受力点过小，零件各点受力不均匀，导致零件变形，要使零件受力均衡，需加大装夹受力面。加大装夹受力面的方法有很多种，可把硬三爪改为扇形软爪。在使用此方法加工后发现，零件同心度好，装夹方便，但该夹具产生的受力还是很大，对图一零件还会产生变形。还有一种方法是在装夹面加上开缝套筒但使用此方法加工后发现开缝套筒在硬三爪受力后，导致套筒表面损坏，不适合批量生产。结合两种方法的优点设计图二夹具。 （2）.根据零件分析所应采用夹具 　分析图二夹具：它用扇形软爪带动套筒进行夹紧。在制作中扇形软爪的夹紧处和开缝套筒外圆配车，开缝套筒内孔上机床和毛胚外圆进行配车。使用该夹具后发现零件同心度较好且零件受力均匀装夹也较为方便适合批量生产。主轴用图二夹具装夹螺纹外圆毛胚车出零件的内孔和右端。掉头加工螺纹时，因螺纹T40×16.8/4-6h为四头梯形螺纹，受力很大，直接装夹右端6mm处强度不够，容易引起晃动，且装夹处已到图纸尺寸较薄很容易变形在考虑机床的利用率后决定用副轴加工螺纹。根据副轴的结构原理设计夹具图三。 （2）.根据零件分析所应采用夹具 　　分析图三夹具:夹具左端为零件的夹持端，夹持端铣有6条2mm的外涨槽并配有20度的内锥，夹持端的夹持部分需和零件的内孔配车，夹具右端为机床配合端。和机床配合的部分加工精度要求较高需经磨床研磨后和机床副轴的内孔进行过渡配合。夹具工作过程：在液压顶针的的推力下夹具夹头外涨，零件夹紧。零件的夹紧程度可经内六角调节部分调节。夹紧力的大小可调节液压的压力的大小。使用图三夹具后发现零件在较小的内涨作用力下就能进行平稳的切削，并且夹具主体能消去很大一部分的刀尖径向力。能较好的完成螺纹加工，达到图纸要求。并且装夹方便适合批量生产。 （2）.根据零件分析所应采用夹具 　　　对于普通不带内涨夹头只带硬三爪卡盘的数控车床，加工此零件也可以采用以下图四夹具代替内涨夹具加工螺纹部分。 （2）.根据零件分析所应采用夹具 　　　分析图四夹具：夹具左端为机床三爪夹持部，右端为零件夹紧部，在右端铣有四条宽2mm的槽并车出