薄壁件内孔的加工

◎程振山

薄壁工件因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，已日益广泛地应用在各工业部门。但由于是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量，所以薄壁零件的加工问题，一直是比较棘手的。

下面以我们加工过的保护管为例，说明一下薄壁件内孔在加工过程中容易出现的问题及解决方案。保护管是用30mm厚不锈钢板卷成；图纸尺寸要求壁厚最薄处27.5mm，活件总长5000mm；中间部分尺寸公差带为自由公差；两端止口尺寸为φ800（+0.20/0）×1740。

一、此工件加工中难点分析

1.薄壁件刚性差、强度弱容易变形，且变形不容易控制，变形量变形趋势没有经验数据可以参考。

2.活件壁厚薄、总长尺寸长、重量太轻，在加工过程中容易产生震动，内孔公差和光洁度无法满足图纸要求。

3.装卡变形量较大，如果一端止口加工符图后再调个加工另一端时，因工件壁厚很薄，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。

4.加工内孔时冷却液的选择，因工件较薄，托辊与活件转动摩擦热、刀具切削热等因素会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。

5.不锈钢材质，采用高速钢刀加工刀尖磨损较严重，内孔光洁度差，镗头上导向木磨损快，镗头支撑不稳，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。

二、针对此活件制定的加工方案

1.由于活件加工难度大我们不能盲目加工，必须先在深孔机床留量，反复进行多次试验，摸索出合理的装卡方式、吃刀量、进给量等加工参数。

2. 首先在活件两端距离端头1500mm处装上大架套φ1200*600，并且在架套顶丝和活件之间用弧长250mm，厚度100mm 的圆弧形钢板隔开，增大受力面积，保证活件受顶丝力比较均匀，不会出现由于装架套顶丝顶紧力使活件产生较大变形的情况；这样可以极大的减小活件和托辊直接接触挤压带来的变形、活件和托辊直接接触摩擦产生热量变形，且能通过架套的重量增加整个活件的重量，使活件在机床上转动更平稳减小震动。（辅具装卡见下图1）

3. 需要克服卡盘夹爪带来的变形，在活件深孔出口端内孔装可调中心支撑，四个支点对应四个卡爪；在活件一端加工符图调个装卡时，在已加工符图内孔装自制工艺堵，尺寸根据加工后的内孔尺寸间隙0.05mm 左右。这样可以很好的控制装卡带来的变形。

4.在深孔镗床加工时如何选择冷却液是关键，切削液可以减小作用在刀具前后面上的摩擦力，使铁屑容易排出，带走切屑区的热量，减缓刀具和工件的升温。常用的切削液分为三类：水溶液、乳化液和切削油。水溶液是以水为主要成分的切削液，导热性能好，冷却效果好，但是润滑性能差；乳化液是将乳化油用95%-98%的水稀释而成，呈乳白色或半透明的液体，乳化液具有良好的冷却作用，具有一定的润滑作用；切削油的主要成分是矿物油，使用中常加入油性添加剂，润滑性能强但冷却效果差。最终采用油中加入30%乳化液稀释后混合做冷却液，在保证润滑性能的情况下提高了冷却的效果，这样既能保证加工完活件的光洁度也能够及时冷却切削过程产生的热量减小热变形。

5.采用合金刀片加工，克服用高速钢刀刀具磨损过快，缩短卸刀、换刀时间，无需刃磨刀具，并且合金刀具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹，从而更好的保证了工件的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度。在深孔镗床加工内孔，对中间余量较大处部位进行试切削，检查圆度合格后，内孔通按留6mm 留量加工，由于内孔直径大采用低转速、小走刀量加工，主轴转速控制在10r/min，走刀4mm/min，卸活自然时效；时效结束后再加工中间部位和止口φ800（+0.12/0）转速6r/min，走刀2-3mm/min。

三、最终结果

经过多次试验，按照最优方案进行加工后，按图纸要求进行检测φ800（+0.20/0）尺寸合格，光洁度合格，形位公差合格，各部均满足了图纸要求。

四、总结

影响薄壁零件加工精度的因素有很多，但归纳起来主要有受力变形，受热变形，振动变形，因此在加工薄壁活件时要控制活件装卡，以及吊运等外力对活件带来的变形影响；合理选用冷却液，控制切削过程给活件带来的温度影响；合理选择刀具，减小因切削震动带来的影响。