薄壁零件的車削

發(fā)布日期：2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽：2095

作者：石家莊工業(yè)泵廠 袁淑英 陳利平 
 一、前言

         薄壁零件已日益廣泛地應(yīng)用在各工業(yè)部門，因?yàn)樗哂兄亓枯p，節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。但薄壁零件的加工是車削中比較棘手的間題，原因是薄壁零件剛性差，強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。為此對(duì)薄壁零件的裝夾，刀具的合理選用，切削用量的選擇，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，為今后更好地加工薄壁零件，保證質(zhì)量，提供了理論依據(jù)。

二、裝夾方式的改變

        圖1所示為套類薄壁零件。它的內(nèi)外圓直徑差很小，強(qiáng)度當(dāng)然就弱，如果在卡盤上夾緊時(shí)用力過大，就會(huì)使薄壁零件產(chǎn)生變形，造成零件的圓度誤差。如果在卡盤上夾得不緊，在車削時(shí)有可能使零件松動(dòng)而報(bào)廢。夾緊力的大小，我們采取粗車時(shí)夾緊些，精車時(shí)夾松些來控制零件的變形。
                                                                       
                                                                                              圖1 套類薄壁零件

        從圖2中可以看到零件是在三爪自定心卡盤上裝夾，零件只受到三個(gè)爪的夾緊力，夾緊力不均衡，從而使零件變形。如果將零件上的每一點(diǎn)的夾緊力都保持均衡，換句話說，就是增大零件的裝夾接觸面，而減少每一點(diǎn)的夾緊力。
                                                                                   
                                                                                   圖2 三爪自定心卡盤裝夾 圖3 開縫套筒裝夾

        如圖3所示，采用開縫套筒或扇形軟卡爪，通過試驗(yàn)證明：后一種方法夾緊，零件的變形小，方法可行。

如果我們轉(zhuǎn)移夾緊力的作用點(diǎn)，如圖4所示，由徑向夾緊改為軸向夾緊，通過試驗(yàn)分析：軸向夾緊力的正應(yīng)力約為徑向夾緊力的1/6,零件的變形很小，也可以說明軸向壓緊方法有利于承載夾緊力，而不致使零件變形。
                                                                                
                                                                                                   圖4 軸向夾緊示意圖

三、選用合理的切削用量

           薄壁零件車削時(shí)變形是多方面的。裝夾工件時(shí)的夾緊力，切削工件時(shí)的切削力，工件阻礙刀具切削時(shí)產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形，使切削區(qū)溫度升高而產(chǎn)生熱變形。

           切削力的大小與切削用量密切相關(guān)。從《金屬切削原理》中可以知道:背吃刀量ap，進(jìn)給量f，切削速度V是切削用量的三個(gè)要素。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn):

1) 背吃刀量和進(jìn)給量同時(shí)增大，切削力也增大，變形也大，對(duì)車削薄壁零件極為不利。
2) 減少背吃刀量，增大進(jìn)給量，切削力雖然有所下降，但工件表面殘余面積增大，表面粗糙度值大，使強(qiáng)度不好的薄壁零件的內(nèi)應(yīng)力增加，同樣也會(huì)導(dǎo)致零件的變形。

         所以，粗加工時(shí)，背吃刀量和進(jìn)給量可以取大些;精加工時(shí)，背吃刀量一般在0.2-0.5 mm,進(jìn)給量一般在0.1-0.2 mm/r,甚至更小，切削速度6-120 m/min,精車時(shí)用盡量高的切削速度，但不易過高。合理選用三要素就能減少切削力，從而減少變形。

四、合理選擇刀具的幾何角度

        在薄壁零件的車削中，合理的刀具幾何角度對(duì)車削時(shí)切削力的大小，車削中產(chǎn)生的熱變形、工件表面的微觀質(zhì)量都是至關(guān)重要的。刀具前角大小，決定著切削變形與刀具前角的鋒利程度。前角大，切削變形和摩擦力減小，切削力減小，但前角太大，會(huì)使刀具的楔角減小，刀具強(qiáng)度減弱，刀具散熱情況差，磨損加快。所以，一般車削鋼件材料的薄壁零件時(shí)，用高速鋼刀具，前角取6°-30°,用硬質(zhì)合金刀具，前角取5-20°。

刀具的后角大，摩擦力小，切削力也相應(yīng)減小，但后角過大也會(huì)使刀具強(qiáng)度減弱。在車削薄壁零件時(shí)，用高速鋼車刀，刀具后角取6-12°,用硬質(zhì)合金刀具，后角取4-12°，精車時(shí)取較大的后角，粗車時(shí)取較小的后角。

        主偏角在30°-90°范圍內(nèi)、車薄壁零件的內(nèi)外圓時(shí)，取大的主偏角。

         副偏角取8°-15°，精車時(shí)取較大的副偏角，粗車時(shí)取較小的副偏角。

五、切削液對(duì)薄壁零件的影響

          用高速鋼刀具粗加工時(shí)，以水溶液冷卻，主要降低切削溫度；精加工時(shí)，中、低速精加工時(shí)，選用潤滑性能好的極壓切削油或高濃度的極壓乳化液，主要改善已加工表面的質(zhì)量和提高刀具使用壽命硬質(zhì)合金刀具，粗加工時(shí)，可以不用切削液，必要時(shí)也可以采用低濃度的乳化液或水溶液，但必須連續(xù)地、充分地澆注；精加工時(shí)采用的切削液與粗加工時(shí)基本相同，但應(yīng)適當(dāng)提高其潤滑性能在車削過程中充分使用切削液不僅減小了切削力，刀具的耐用度得到提高，工件表面粗糙度值也降低了。同時(shí)工件不受切削熱的影響而使它的加工尺寸和幾何精度發(fā)生變化，保證了零件的加工質(zhì)量。

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