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侯会松：如何提高薄壁零件的加工精度

煤炭资讯网

2020/11/22 14:06:55 论文、言论

      薄壁零件的加工一直是车削中比较棘手的问题。
      我在长期工作实践中，通过分析影响薄壁零件加工精度的主要因素，提出了四方面的改进措施，可以有效提高薄壁零件加工精度，为其他薄壁零件的加工提供了借鉴。
      因为薄壁零件具有重量轻、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。但薄壁零件的加工一直是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。我认为影响薄壁加工精度的因素归纳起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。
      2、受热变形。因工件较薄，切削热会引起工件热而变形，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，工件很容易产生振动和变形，极易造成工件的尺寸精度、形状、位置精度、表面粗糙度与理想效果不一致。
      那么如何提高薄壁零件的加工精度呢?下面我通过对具体零件的加工来介绍提高薄壁零件加工精度的几个方面的改进措施。
     比如散热器壳体的加工问题及改进措施。
     散热器壳体是列管式散热器芯体的重要配件，在列管式散热器芯体中主要起导向作用，其对加工尺寸精度、形状精度和位置精度要求很高，如何保证其加工的尺寸精度、形状精度和位置精度要求是车削工艺的重点。
      因为散热器壳体一般为薄壁且长套筒类零件，最薄壁厚为3.00mm，属于典型薄壁类零件。在散热器壳体车削过程中，影响散热器壳体车削圆度和内外圆同轴度的因素很多，如三爪卡盘定位和机床主轴的同轴度误差、机床主轴所存在的轴承间隙、工艺系统不均匀的力所造成的影响、工件组织软硬不均的影响等。
      普通三爪卡盘卡紧过程中，径向夹紧接触为线接触，由于薄壁套的特有特性，散热器壳体在夹紧工件时的弹性变形势必引起工件的径向弹性变形，在车削过程完成并撤除夹紧力以后，工件的内孔就会出现波纹，从而影响其外圆及内孔的圆柱度和尺寸精度，因此造成了工件加工完成后尺寸不合格。为此，我通过分析试验进行了以下四方面的工艺改进。
     1、改进装夹方式。将三爪卡盘的径向夹紧接触由线接触变为面接触，同时增加接触的长度，使夹紧力均匀分布在工件上，可以减少工件变形。
      我将软卡爪进行了延长，当卡爪安装到机床上后，安装的位置为卡爪内爪直径略小于工件直径，经过机床自加工后使卡爪内爪略大于工件直径。卡紧工件后由于卡爪的弹性变形，使卡爪基本上为面接触。这种变形对导向套的位置精度有一定影响，但非常小，可以忽略不计。
      2、对切削用量进行改进。合理选用三要素有效减低切削力，从而减少工件变形。在加工过程中，我发现一下两个问题：
      (1)背吃刀量和进给量同时增大，切削力也增大，工件变形也大，对车削薄壁零件极为不利。
      (2)减少背吃刀量，增大进给量，切削力虽然有所下降，但工件表面残余面积增大，表面粗糙度值大，使强度不好的薄壁零件的内应力增加、同样也会导致零件的变形。
     所以，我认为粗加工时，背吃刀量和进给量取大些;精加工时，背吃刀量取小些，一般在0.1--0.2mm/r，甚至更小，切削速度控制在6--120m/min。此外，精车时,尽量用高的切削速度，但不宜过高。
      3、对刀具进行改进。选用合理的几何参数、适当增大前角、主偏角、刃倾角，减小刀尖圆弧半径，并使刀具保持锐利状态，减小切削过程中切削力对三爪卡盘的相互作用力，达到减小工件变形的目的。为此，我对刀具进行了改进，制作了直径尺寸更大的刀杆来增加刀具自身的刚性，刀具的切削角度由原有的副前角改变为正前角，减小了刀尖的圆角，有效的减小了切削过程中切削力对三爪卡盘的相互作用力。
      4、改进切削液。在车削过程中充分使用切削液不仅能够减少切削力，刀具的耐用度也得到提高，工件表面粗糙度值也降低了。同时工件不受切削热的影响而使它的加工尺寸和几何精度发生变化，保证了零件加工精度。
      用高速钢粗加工时，以水溶液冷却，主要降低切削温度；精加工时，中、低速精加工时，可优先选用润滑性能好的极压切削油或高浓度的极压乳化液，主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命。
       用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。
       实践证明，通过以上四个方面的改进，有效提高了零件的加工精度，保证了产品的质量。综合以上情况，我的结论是通过实际加工生产，以上四个方面的改进措施很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，不仅提高效率，而且保证了加工后零件的质量，经济效益十分明显。

作者：河南能源义煤公司常村煤矿机修车间侯会松

编辑：肖平

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