数控车床如何提高薄壁零件的加工精度与夹具的设计.pdfVIP

数控车床中薄壁零件加工 精度的提高与夹具的设计 摘要：在数控车床上加工，高效快速，减轻了劳动强度，减少了 工厂成本,提高了生产效益。本文对经济型数控车床批量生产加工薄壁 零件存在的编程方法及调头车削装夹的技术问题，就自己在实际加工 中相对零件的精度要求，针对薄壁零件的装夹，加工方法及程序处理 等方面作一叙述。 关键词： 数控车床数控车床 薄壁零件 加工精度 夹具 设计 一、引言 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。 如图 2 所示，是一个带螺纹的薄壁零件，最大外径为Φ48mm，内径是 Φ20mm，厚度 2mm。 二、难度分析及工艺特点分析 1、难度分析、难度分析、难度分析 从图 2 及材料材质、尺寸分析，毛坏为Φ50mm×37mm 的实心钢， 材质为 45#中碳钢，加工成厚度为 2mm2mm 的薄壁零件，介于薄壁零件的加 工问题，一直是较难解决的。薄壁件如采用数控车削的方式进行加工， 必须要对工件的装夹、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，但归纳总结主要有以下三个方 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。 第 1 页共 7 页 （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度因素找到了，那么我们将如何提高薄壁 零件的加工精度呢？我将通过具体实例来介绍如何提高薄壁件加工精 度和效率的措施。根据我校情况，采用数控车床批量加工这批零件， 设备是配备了广州数控系统 GSK980TD 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。 第 2 页共 7 页 图 2 零件图 2、工艺特点分析、工艺特点分析 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 2mm，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 ×1.5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 2mm2mm，而且精度要求较高。 目前广州数 控系统 GSK980TD 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 进行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 第 3 页共 7 页 面能够保证螺纹加工的精度。