1、技 师 专 业 论 文工种：数控车床工题目：浅谈如何提高薄壁零件的加工精度姓 名：张身份证号：等 级：技师准考证号：培训单位：鉴定单位：技能鉴定站日 期：2009-6-12目 录内容摘要-（1）关 键 词-（1）正 文-（1）一、分析及改进方法-（2）（一）、影响薄壁零件加工精度的因素-（2）（二）、如何提高薄壁零件的加工精度-（3）1、分析工件特点-（3）2、优化夹具设计-（4）3、合理选择刀具几何参数-（5）4、合理选择切削用量-（5）二、加工-（5）1、刀具刃磨-（5）2、切削用量选择-（7）3、工件的装夹-（8）4、加工过程-（9）三、加工效果-（10）四、小结-（10）参考文献-（1
2、1）浅谈如何提高薄壁零件的加工精度内容摘要：针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。关键词：薄壁零件加工精度正文： 理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的数倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。 在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时
3、，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。 在对加工工艺进行认真和仔细的分析后，制定加工方案的一般原则为先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短，由于生产规模的差异，对于同一零件的加工方案是有所不同的，应根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。但是在实际生产加工中，我们经常会遇到薄壁类零件的加工，薄壁零件具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。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，无论是切削热过高、切削力过大及夹紧力过大都会使零件的形位误差增大，不易保证零件的
4、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了好的依据及借鉴。一、分析及改进方法（一）影响薄壁零件加工精度的因素 1、易受力变形：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，而且切削用量和刀具的几何角度的选取也重要，否则工件会因过大的切削力出现变形。(如图1所示) 图1 2、易受热变形：因工件较薄，不易散热，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸随温度变
5、化而很难控制。 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。（二）、如何提高薄壁零件的加工精度图2所示的薄壁零件，是我用数控车床加工的产品中难度较大的零件，为了提高产品的合格率，我从工件的装夹、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 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)因为是薄壁零件，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
6、装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与夹紧力作用点相对较远，还需车削M24螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起工作圆跳动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。 (2) 螺纹加工部分厚度不足2mm，而且精度要求较高。目前北京凯恩帝数控系统K100T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，因此在切削时，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。但由于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，
7、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中的精度。 图3G92直进式加工 图4G76斜进式加工 2、优化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
8、所示。 3、合理选择刀具几何参数前角越大，切屑变形减小，切削力亦小、切削越平稳。主偏角增大，则径向切削力减 图5 -小，振幅亦减小，不易产生颤振。后角不宜过大，使刀具刚性增加，振动变能减弱，但后角的减小要避免刀具后刀面与工件产生摩擦，而引起振动。刀尖圆角半径增大，则切削力亦增大，容易引起颤振，但圆角半径太小，要影响表面粗糙度和刀尖强度，故必须兼顾各种影响。4、合理选择切削用量 主轴转速越高，切削时工件越容易产生颤振，低速车削时不易产生颤振。走刀量越小，则切削厚度越薄，越容易引起颤振，适当加大走刀量，可使振幅减小。背吃刀量越大，振动时引起切削力的波动越大，越容易引起颤振。二、加工解决加工精度问题
9、是该工件加工成败的关键， 应从刀具、切削参数、工件的装夹及加工过程几方面入手解决。1、刀具刃磨刃磨三把精加工刀，外圆刀、内孔刀和螺纹刀。都必须刃磨锋利，切削刃平直光洁，三把刀的刀尖圆弧都为R0.2。刀具材料为YT15。刃口的强度和韧性好，容易磨出锋利的刃口，且适合优质碳素结构钢的精加工。（1）内、外圆车刀外圆刀为普通机加刀具，刀头材料为YT15。工件材料为45#钢抗拉强度为598Mpa，主偏角为93是考虑减小径向力，同时兼顾刀尖的强度。前角为10，两个后角相同为6,刃倾角为7，副偏角为8,横刃宽度为0.1mm,刀尖圆弧为0.2mm,断屑槽宽度为3mm深度为1.5mm，断屑槽必须和刃倾角和主切削
10、刃为平行关系这样就可以保证切屑打卷顺利排屑。如图6所示。 图6（2）螺纹车刀由图2可知，螺纹为M24X1.5,可计算出螺旋升角约为1.19螺 纹车刀的工作后角一般为35。那么就可以根据公式计算出左侧切削刃的刃磨后角为5.19, 右侧切削刃的刃磨后角为2.81，背前角为0，可以将前刀面磨为如图7所示的弧形，这样有利于排屑并且可以增加刃口锋利，但是两侧切削刃必须平直并且要和刀杆平行。 图7 2、切削用量选择（1）背吃刀量的选择轮廓半精车背吃刀量为0.5mm，精车背吃刀量为0.25mm。螺纹粗车采用复合型螺纹切削循环G76指令编程，进刀方式为斜进法并且切深逐次减少（第一次为d、第n次就为d-d）螺纹
11、切削第一刀背吃刀量选择为0.4mm，并给G92预留精加工余量为0.1mm。（1） 主轴转速的选择精车切削速度c=120m/min经过计算主轴转速为（精车工件直径为D=24mm）1200r/min。车螺纹时，主轴转速为320 r/min。（2） 进给速度的选择编程用G99每转进给，精车时进给量选择为0.1mm/r。3、工件的装夹（1）内孔加工时采用软爪装夹。在软爪的加工过程中，应注意软爪的内孔应比工件的外径大00.05mm,，软爪对工件的包容面积应在9095之间，这样就会使工件受力点均匀分布在工件的表面。用软爪的端面进行轴向定位，软爪端面的加工应与软爪内孔的加工在一次装夹中完成，并且要保证软爪端
12、面与内孔垂直，这样既可以提高定位精度，又可以减少工件在加工时因受力不均匀而产生变形。 图8 （2）外部加工时采用图（9）所示的装夹方式。此工装采用普通锰含量钢，牌号为60，因为此钢具有相当高的强度和弹性，在加工时应注意，夹具体的外部台阶和内锥面及孔应为一次装夹完成，并且加工完成后不能拆卸，夹具体的外圆应比工件的内孔尺寸小0.050.1mm，这样便于装夹。夹具体的壁厚为3mm的锥孔，锥半角为2，锥长为39mm。小沟槽的作用是为了加工工件左端面时不切上夹具体。拉杆上的锥半角同样为2，锥长为35mm，并且前端锥面应与后端的杆部同轴，这样才能保证工件内孔与外圆的同轴度。工作的装夹过程为，先将工件装在胀
13、紧套上，并且工件的左端面，应与夹具体的台阶端面贴紧。然后装入拉杆，在主轴后端用螺母副给拉杆施加轴向拉力，在拉动拉杆的同时，靠拉杆外圆锥面与胀紧套的内圆锥面配合，使胀紧套受力变形。胀紧套外边又与工件内孔的配合，从而对工件进行夹紧。4、加工过程工件的粗加工全部在普通车床上加工，粗车外圆至49mm和25mm、粗车内孔至18.5mm、长度留1mm余量，下文只讲在数控车床上的精加工。图2所示（1）左端面、大外及内孔精加工采用图8所示的装夹方式进行装夹，但是在装夹时夹紧力不易过大，以免因夹紧力过大而引起工件变形，夹紧力应选取适当。精车左端面，车出即可。精车mm外圆，长度大于3mm及左边的未注倒角0.2X4
14、5达图纸要求。然后对内孔进行半精加工，尺寸为19.5mm，给精加工留0.5mm余量，主要考虑刀尖圆弧半径，让主要切削力方向为轴向力，这样才会使工件因受切削力变形最小。最后精加工内孔mm及倒角达图纸要求。（2）右端面、大台阶右端面、小外圆精加工及螺纹粗、精加工采用图5所示的装夹方式进行装夹，但是装夹时拉杆的拉力不易过大，以免因拉力过大而引起工件变形，夹紧力应选取适当。精车右端面，定总长为图纸尺寸。精车大台阶右端面，车至图纸尺寸。接下来对小外圆进行半精加工，应考虑精加工余量。由于小外圆部分要加工外螺纹，而实际加工中外螺纹的大径应减小0.1P，这样便于螺纹装配,同时要保证精加工余量0.5mm.精加工
15、余量取0.5主要考虑刀尖圆弧半径，让主要切削力方向为轴向力，这样才会使工件因受切削力变形最小。然后精加工小外圆mm及倒角达图纸要求。最后进行外螺纹的粗、精加工，粗加工时采用图4所示的进刀方式进行加工，而精加工时采用图3所示的进刀方式进行加工。三、加工效果加工成形的工件经检测，未发现变形，粗糙度、尺寸及形位公差等均能达到图纸要求，实践证明用此方法加工比较合理。四、小结经过以上分析和加工，我对薄壁类零件的加工有了较深的认识和掌握。总的来说，加工薄壁类零件主要应考虑的因素为装夹方法和减小变形，其次就根据工件材料、刀具几何参数、机床性能和切削力等方面进行全面分析，最后优化设计加工方案。对同类零件的加工有一定的借鉴作用。在日后的零件加工中，我将继续总结提高，进一步提高各种切削加工技能。参考文献：1机械制造工艺与设备 1999.5 闫世才 安平北京 中国劳动社会保障出版社2北京第一通用机械厂 机械工人切削手册（第六版） 机械工业出版社 3数控加工工艺学 劳动和社会保障部教材办公室组织编写 中国劳动社会保障出版社4 数控机床用户手册 北京凯恩帝数控技术公司- 13 -
