薄壁件数控车削工艺

2021-12-21

尖端数控

在切割过程中，薄壁很容易受到切割力的影响而变形，从而导致出现椭圆形或中小端大的“腰形”。此外，薄壁衬套加工时容易因散热不良而发生热变形，难以保证零件的加工质量。下图所示的零件不仅安装和装夹不方便，而且加工件加工困难。需要设计一种特殊的薄壁套管和轴守护。

▌ 工艺分析

根据图纸提供的技术要求，工件采用无缝钢管加工。内孔和外壁的表面粗糙度为Ra1.6μm，可以通过车削达到，但内孔的圆柱度为0.03mm，对于薄壁零件要求更高。量产时，工艺路线大致为：下料-热处理-车端面-车外圆-车内孔-质量检验。

“内孔加工”工艺是质量控制的关键。我们很难在没有外圆和薄壁套管的情况下切割内孔以保证0.03mm的圆柱体。

▌ 车孔关键技术

车削孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。为增加内孔车刀的刚性，采取以下措施：

(1)尽量增大刀架的截面积，通常内孔车刀的刀尖位于刀架的顶部，这样刀架的截面积就少，少小于孔截面积的1/4，如下左图所示。如果内孔车刀的刀尖位于刀架的中心线上，可以大大增加刀架在孔内的截面积，如下

(2)刀架的加长长度应与被加工工件的长度一样长5-8mm，以增加车刀架的刚性，减少切削过程中的振动。

▌ 解决排屑问题

主要控制切割流出方向。粗车刀要求切屑流到被加工表面（前排屑）。为此，使用具有正刃倾角的内孔车刀，如下图所示。

精车时，要求切屑流向中心，使切屑向前倾斜（孔中心排屑），因此在刃磨刀具时，要注意切削刃的磨削方向，以及切削刃的排屑方法。将圆弧向前方倾斜，如下图所示进行精车刀合金采用YA6，目前的M型，具有更好的抗弯强度、耐磨性、冲击韧性以及耐钢性和耐温性。

刃磨时，前角修圆成10-15°的弧形角，后角按加工弧度距壁0.5-0.8mm（刀具底线以弧度表示）， c的切削刃角为§0.5-1。切屑刃B点修光刃R1-1.5，辅助后角磨成7-8°，E内刃AA点磨成圆形，去除切屑。

▌ 加工方法

(1)加工前必须制作轴护罩。轴护罩的主要用途是将汽车薄壁套内孔按原尺寸覆盖，前后中心固定，加工外圆不变形，保持质量和外圆精度。因此，轴护罩的加工是薄壁套管加工过程中的关键环节。

轴保护毛坯采用45﹟碳结构圆钢加工；车端面，开两个B形中心孔，外圆粗糙，边距1mm。经热处理、回火定型，然后精车，留0.2mm余量进行磨削。将碎火表面重新加热至硬度HRC50，然后用外圆磨床打磨如下图所示。精度满足要求，完成后即可使用。

(2)为了一次完成工件的加工，毛坯保留夹紧位置和切削余量。

(3)首先对毛坯进行热处理，调质，硬度为HRC28-30（加工范围的硬度）。

(4)车刀采用C620。首先，将前中心放入主轴锥体中并固定。为防止装夹薄壁套筒时工件变形，增加了开环厚套筒，如下图所示。

为保持大批量生产，薄壁套管外端加工成统一尺寸d，t的标尺为轴向夹紧位置，对薄壁套管进行压缩以提高内孔质量并保持大小。考虑到切削热的产生，工件的膨胀尺寸难以掌握。必须注入足够的切削液，以减少工件的热变形。

(5)用自动定心三爪卡盘将工件夹牢，车削端面，粗车内圆。留0.1-0.2mm的余量进行精车削，换上精车刀加工切削余量，直至护轴满足过配合和粗糙度的要求。拆下内孔车刀，将护轴插入前中心，按长度要求用尾座中心夹紧，换外车刀粗外圆，再按图纸要求精车。检验合格后，用切刀按所需尺寸裁切长度。为使工件断线时切口光滑，应磨尖刀刃，使工件端面光滑；护轴的小部分要打磨，以减少切割留下的间隙，而护轴是为了减少工件的变形，防止振动，以及切割时掉落和擦伤的原因。

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