数控车加工薄壁零件工艺分析与编程方案.doc

数控车加工薄壁零件工艺分析与编程方案 茂名市交通技工学校 朱宇钊 【摘要：在数控车加工过程中，经常碰到一些薄壁零件的加工。本文详细分析了薄壁零件加工的特点、防止变形的工艺方法、车刀几何角度及切削参数的选择，结合在教学实践中的实例设计出加工方案。关键词：薄壁零件??工艺分析??1 引言 薄壁零件。但薄壁零件的加工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。对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供。 2 影响薄壁零件加工精度的因素 （1）因工件壁薄，在夹压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。当采用图1所示三爪卡盘夹紧工件加工内孔时，在夹紧力的作用下，会略微变成三角形，但车孔后得到的是一个圆柱孔。当松开卡爪，取下工件后，由于弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而内孔则变成弧形三角形。若用内径千分尺测量时，各个方向直径D相等，但已变形不是内圆柱面了，这种现象称之为等直径变形。 （2）易受热变形：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对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由切削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使工件卡死在夹具上。 （3）易振动变形：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，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13 提高薄壁零加工精度图2所示的薄壁零件，是我校用数控车床对外加工产品中难度较大的零件，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。 图　2 3.1 分析工件特点 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)主要因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有4mm，材料为45号钢，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，而我们通常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，还需车削M24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4mm，而且精度要求较高。 广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76。采用G92、G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进精加工，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薄壁变形，另一方面能够保证螺纹加工工的精度。 （图3　G92直进式加工图4　G76斜进式加工　　　 3.2 夹具设计 由于工件较薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹工件及切削加工，将会受到轴向切削力和热变形的影响，工件会出现弯曲变形，很难达到技术要求。因此，需要设计出一套适合上面零件的专用夹具，如图5所示。 图53.3 合理选择刀具 具体的刀具角度如下1）?外圆精车刀?Kr=90°～93°，Kr’=15°α0=14°～16°，α0’=15°，γ0适当增大，刀具材料为YW1硬质合金。 ?2）?内孔精车刀?Kr=60°，Kr’=30°，γ0=35°α0=14°～16°，α0’=6°～8°，λs=5～6°，刀具材料为YW1硬质合金。3.4 工艺过程 (1) 装夹毛坯15mm长，平端面至加工要求； (2) 用Φ18钻头钻通孔，粗、精加工Φ21通孔； (3) 粗、精加工Φ48外圆，加工长度大于3mm至尺寸要求； (4) 调头，利用夹具如图2所示装夹，控制总长尺寸35mm平端面； (5) 加工螺纹外圆尺寸至Φ23.805； (6) 利用G76、G92混合编程进行螺纹加工； (7) 拆卸工件，完成加工。 3.切削用量 (1) 内孔粗车时，主轴转速每分钟500600转，进给速度F100F150，留精车余量0.20.3mm。 (2) 内孔精车时，主轴转速每分，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30F45，采用一次走刀加工完成。 (3) 外圆粗车时，主轴转速每分，进给速度F100F150，留精车余量0.30.5mm。 (4) 外圆精车时，主轴转速每分，进给速度F30F45，采用一次走刀加工完成。 ??编程方案 (数控系统采用980TD）程序内容 程序说明 1234 命名O×××× G00