薄壁零件数控车工加工工艺

谭彬彬

摘 要：随着科学技术的进步，经济的飞速发展，在工业生产中薄壁零件的应用范围正在不断的扩大，薄壁零件具有轻重量、密结构、节约材料等优点，但也不可忽略薄壁零件刚性不够、强度比较弱的特点，使它在加工生产中容易出现切削振动、加工变形等问题，使其加工质量难以保证。本文将对影响薄壁零件精度因素进行分析，对薄壁零件的加工工艺进行简要的探讨，旨在提高薄壁零件的加工技术，进而提高生产效率。

关键词：薄壁零件；数控；加工工艺

薄壁零件的高效精密的数控加工技术是当代高新技术产业的基础，是制造业在核心技术竞争力方面的代表，也是体现国家的制造技术水平先进与否的一个标志。薄壁零件在现代工业的各个领域都有应用，如汽车制造业、军事工业等。不可否认在薄壁零件加工中是存在一定问题，常常会出现不合格的零件，造成浪费。所以我们有必要通过对薄壁零件加工工艺问题的分析研究，优化薄壁零件制造加工措施，进而解决薄壁零件加工中所存在的问题，保证薄壁零件的精度和质量，提高所制造加工零件的合格率。

1 薄壁零件概述

薄壁零件顾名思义，其显著特点就是壁薄，同时它还存在着强度差与抗变形能力低的特点。加工过程中的表面硬化、颤振、热力、切削等因素都关系到薄壁零件的变形与否。数控加工的过程可分为三部分，即设计与编程、加工与监控和成品检验三阶段。对薄壁零件加工来说，突出问题就是零件变形不易控制。这也说明薄壁零件的加工对加工技术、装夹方式、切割刀具及切割工艺都有着极高的要求。

2 影响薄壁零件数控加工精度的因素分析

薄壁零件具有轻量化的动态性能，不过保障薄壁零件的加工精度却是工业生产的一个瓶颈，薄壁零件在数控加工过程中容易变形、损坏。想要提高薄壁零件加工的精度就需要对影响其精度的因素进行研究。对薄壁零件数控加工过程中易出现变形，影响零件精度的因素进行分析后，得出存在以下几种主要影响因素。

2.1 热因素导致薄壁零件变形。通常情况下，比较薄的零件加工过程中受到切削热的作用时，都会不同程度产生热变形现象，导致零件的加工精度下降以及质量不合格等。分析其原因得出：当薄壁零件数控加工完成装夹工序后，再陆续进行精车与半精车以及粗车加工程序，产生一定程度的切削热量是必然的，然而薄壁零件在受热作用的情况下发生变形也是必然的，结果就是零件的精度无法得以保证。

2.2 受力因素导致薄壁零件变形。薄壁零件的加工材料是一类较轻薄的材质，这类材料在某种外力的作用下，会出现一定程度的变形，这样就会使薄壁零件的形状、长度等精度受到不同程度的影响。比如在利用三爪卡盘夹紧零件的过程中，薄壁零件就会在外力的影响下变为三角形的，这样零件内孔的加工余量就会分布不均。当内孔真正的加工完成后，松开卡盘，零件受弹性影响恢复成原来的形状，这一过程就会出现误差。

2.3 振动因素导致薄壁零件变形。一般情况下，薄壁零件在受到切削力的作用时特别是径向切削力，会产生振动和变形现象，对零件的外形、长度、表面的粗糙度以及位置精度等都会产生影响。

2.4 刀具的角度因素导致薄壁零件变形。主偏角决定径向切削力和零件加工轴向的分配，对于刚性较差的薄壁零件来说，刀具的主偏角要接近90度。刀具的角度直接影响零件表面的粗糙度。

2.5 操作不当导致薄壁零件变形。不规范的操作工序以及不正确的切屑流向也是导致薄壁零件变形的主要因素。精车之前没有进行释放变形、精车时过大的切削量都会引起薄壁零件的变形。当切屑流向不正确时，导致加工过程中的切屑堵塞在切削工具与零件之间，进而引发薄壁零件的变形。

3 优化薄壁零件数控加工工艺的措施

3.1 对所加工零件的特性进行分析。在使用数控车床加工薄壁零件时，需要考虑装夹的定位和零件加工精度两个问题。

首先是装夹定位分析，在利用数控车床对零件加工时要考虑零件装夹的可靠度，还要考虑到薄壁零件加工精度问题。零件过于轻薄的就不能使用三爪卡盘。在精密的薄壁零件数控加工程序中要慎重地对零件的定位以及夹紧装置进行分析，对可能会引起零件变形的外力作用的大小及方向进行仔细分析，设置切合加工实际需求的专用夹具。如果工件的刚性不够，而零件的受力又很大，容易发生振动的时候，可以考虑临时增加零件壁厚的办法来提高薄壁零件的刚度，比如在空心处浇灌石膏、明矾或松香等材料，在零件加工完成后再对其进行去除。

其次分析薄壁零件的加工精度。目前常用的FANUC 0i数控系统的螺纹编程指令有G92螺纹车削循环，G76复合形螺纹削循环等。G76的车削过程是斜入式，就是說通过用单侧刀刃车削零件，以此来防止过分磨损刀刃，不过这样生产出来的螺纹会出现表面不平的现象，刀尖角度的不够标准，最终使得牙型精度降低。而用指令G92进行加工，虽然能使牙型的精度得以提高，但它采用的是直进式方式进行车削，会产生比较大的车削力，使得切屑的排放受到阻碍，还会加大刀刃的磨损。

3.2 选择合适的刀具。在薄壁零件的数控加工过程中，需要对刀具进行仔细的选取。比如，对车刀的选择，一般情况下，硬质合金90度的车刀适用于外圆的粗车与精车工艺，机夹刀则是螺纹的车刀之首选，这是由此刀具刀尖角度比较精确，并且损坏后也很容易更换的优点决定的；其次是对镗刀的选择，内孔的镗刀更多的选择机夹刀，因为这种刀刚性好不需要刃磨，可以减少换刀的时间还能够减免零件的振动变形，使得振纹的出现机率降低。

3.3 优化零件加工的切削参数。切削的深度对薄壁零件加工过程中所产生的切削力的大小有着直接的影响。减小切削的深度，虽然会增加数控机床加工过程中的走刀次数，但是可以减免由于切削力增大而导致零件变形的出现。除此之外，加工过程中切削的速度同样也会对切削力有影响，使用高速切削对薄壁零件进行加工，可以起到削弱切削力的作用，也可以降低加工时的温度，防止热力变形的出现。

3.4 选择科学合理的工艺工序。制定科学合理的加工工序路线是保证薄壁零件数控加工工艺质量的关键所在。制造企业要将分析重点放在薄壁零件变形规律上面，了解掌握薄壁零件变形的规律，重视防止零件加工过程中存在的变形问题，以零件的生产技术要求及加工过程中的受力分析情况为根据来选择合理的定位，紧密贴合定位元件与零件定位面之间的接触，防止薄壁零件生产过程中振动变形的发生。选择科学合理的工序路线就是合理的选择夹具与零件的夹紧方式和定位基准，并且保证在加工过程中的基准始终协调一致，对加工余量要进行合理地分配；对相同零件的不同部分进行精加工的工序，要根据具体情况选择最优化的加工顺序。

4 结束语

当前的经济发展要求制造企业提高对薄壁零件的高精加工的要求。结合自身的生产实际条件，对现在的薄壁零件数控加工工艺进行研究分析，综合当前的数控加工的方式，不断的完善对生产工艺的分析，改进设计，优化方案，不断的积累薄壁零件的生产加工经验，提高零件的加工质量和生产效率，带动薄壁零件数控加工工艺整体水平的发展，进一步提高零件加工的精确度，生产出对环境污染小、表面质量好、符合现代加工工艺要求的薄壁零件，最终使产品立于不败之地，使制造企业的竞争力得以提高。

参考文献

[1]周敏，魏加争.一种薄壁零件数控车工加工工艺[J].科技创新导报，2011（12）.

[2]张绍勇.浅析数控车床加工薄壁零件精度的影响因素[J].黑龙江科技信息，2013（28）.

[3]何磊.盘类薄壁零件的数控加工工艺[J].黑龙江科技信息，2013（18）.