薄壁件數控車削工藝

2021-12-21

尖端數控

在切割過程中，薄壁很容易受到切割力的影響而變形，從而導致出現橢圓形或中小端大的“腰形”。此外，薄壁襯套加工時容易因散熱不良而發生熱變形，難以保證零件的加工質量。下圖所示的零件不僅安裝和裝夾不方便，而且加工件加工困難。需要設計一種特殊的薄壁套管和軸警衛。

▌ 工藝分析

根據圖紙提供的技術要求，工件採用無縫鋼管加工。內孔和外壁的表面粗糙度為Ra1.6μm，可以通過車削達到，但內孔的圓柱度為0.03mm，對於薄壁零件要求更高。量產時，工藝路線大致為：下料-熱處理-車端面-車外圓-車內孔-質量檢驗。

“內孔加工”工藝是質量控制的關鍵。我們很難在沒有外圓和薄壁套管的情況下切割內孔以保證0.03mm的圓柱體。

▌ 車孔關鍵技術

車削孔的關鍵技術是解決內孔車刀的剛性和排屑問題。為增加內孔車刀的剛性，採取以下措施：

(1)盡量增大刀架的截面積，通常內孔車刀的刀尖位於刀架的頂部，這樣刀架的截面積就少，少小於孔截面積的1/4，如下左圖所示。如果內孔車刀的刀尖位於刀架的中心線上，可以大大增加刀架在孔內的截面積，如下

(2)刀架的加長長度應與被加工工件的長度一樣長5-8mm，以增加車刀架的剛性，減少切削過程中的振動。

▌ 解決排屑問題

主要控制切割流出方向。粗車刀要求切屑流到被加工表面（前排屑）。為此，使用具有正刃傾角的內孔車刀，如下圖所示。

精車時，要求切屑流向中心，使切屑向前傾斜（孔中心排屑），因此在刃磨刀具時，要注意切削刃的磨削方向，以及切削刃的排屑方法。將圓弧向前方傾斜，如下圖所示進行精車刀合金采用YA6，目前的M型，具有更好的抗彎強度、耐磨性、衝擊韌性以及耐鋼性和耐溫性。

刃磨時，前角修圓成10-15°的弧形角，後角按加工弧度距壁0.5-0.8mm（刀具底線以弧度表示）， c的切削刃角為§0.5-1。切屑刃B點修光刃R1-1.5，輔助後角磨成7-8°，E內刃AA點磨成圓形，去除切屑。

▌ 加工方法

(1)加工前必須製作軸護罩。軸護罩的主要用途是將汽車薄壁套內孔按原尺寸覆蓋，前後中心固定，加工外圓不變形，保持質量和外圓精度。因此，軸護罩的加工是薄壁套管加工過程中的關鍵環節。

軸保護毛坯採用45﹟碳結構圓鋼加工；車端面，開兩個B形中心孔，外圓粗糙，邊距1mm。經熱處理、回火定型，然後精車，留0.2mm餘量進行磨削。將碎火表面重新加熱至硬度HRC50，然後用外圓磨床打磨如下圖所示。精度滿足要求，完成後即可使用。

(2)為了一次完成工件的加工，毛坯保留夾緊位置和切削餘量。

(3)首先對毛坯進行熱處理，調質，硬度為HRC28-30（加工範圍的硬度）。

(4)車刀採用C620。首先，將前中心放入主軸錐體中並固定。為防止裝夾薄壁套筒時工件變形，增加了開環厚套筒，如下圖所示。

為保持大批量生產，薄壁套管外端加工成統一尺寸d，t的標尺為軸向夾緊位置，對薄壁套管進行壓縮以提高內孔質量並保持大小。考慮到切削熱的產生，工件的膨脹尺寸難以掌握。必須注入足夠的切削液，以減少工件的熱變形。

(5)用自動定心三爪卡盤將工件夾牢，車削端面，粗車內圓。留0.1-0.2mm的餘量進行精車削，換上精車刀加工切削餘量，直至護軸滿足過配合和粗糙度的要求。拆下內孔車刀，將護軸插入前中心，按長度要求用尾座中心夾緊，換外車刀粗外圓，再按圖紙要求精車。檢驗合格後，用切刀按所需尺寸裁切長度。為使工件斷線時切口光滑，應磨尖刀刃，使工件端面光滑；護軸的小部分要打磨，以減少切割留下的間隙，而護軸是為了減少工件的變形，防止振動，以及切割時掉落和擦傷的原因。

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