一、前言

　　薄壁零件具有重量輕，節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，同時(shí)該特點(diǎn)也廣泛應(yīng)用在汽車行業(yè)中。但薄壁零件的加工是在車削中比較棘手的問題，其剛性差，強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形；不易保證零件的加工質(zhì)量。如何提高薄壁零件的加工精度將是業(yè)界越來越關(guān)心的話題。薄壁件用數(shù)控車削的方式進(jìn)行加工，就要對(duì)工件的裝夾、加工路線、程序的編制等方面進(jìn)行試驗(yàn)，就可以有效地克服了薄壁件在加工過程中出現(xiàn)的變形，保證加工精度。影響薄壁零件加工精度的因素有很多，但歸納起來主要有以下三個(gè)方面：易裝夾受力變形：因工件壁薄，在夾緊力的作用下容易產(chǎn)生變形，從而影響工件的尺寸精度和形。易受熱變形：因工件較薄，切削熱會(huì)引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制；易振動(dòng)變形：在切削力（特別是徑向切削力）的作用下，容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，影響工件的尺寸精度、形狀、位置精度和表面粗糙度。

二、概述

　　某廠的ＮＨＲ汽車前輪轂零件是一個(gè)盤類零件，用數(shù)控車床加工，液壓卡盤裝夾，現(xiàn)大批量生產(chǎn)，加工時(shí)零件尺寸正常，但工件取下后，軸承孔φ80(-0.035/-0.057)

出現(xiàn)橢圓現(xiàn)象（見圖1、圖2）。

三、工藝分析及解決方案

　　該零件要加工正反兩面，在兩臺(tái)數(shù)控車床上加工，正面加工是以三爪卡盤夾緊反面軸承孔位外圓再以三個(gè)頂針頂靠凸臺(tái)面，來加工正面的法蘭面及軸承孔的粗精加工（見圖3）。反面加工是以定位芯軸和三個(gè)等高定位塊定位，三個(gè)拉爪壓緊來粗精加工反面的軸承孔并確保長短尺寸（見圖4-1）；

加工順序?yàn)椋?/p>

　　從加工表面分析，因表面粗糙度正常，無振動(dòng)造成的抖紋，可排除受振動(dòng)影響；變換多個(gè)受力點(diǎn)及壓緊點(diǎn)，無改善；考慮到受熱可能對(duì)其造成影響，在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品尺寸進(jìn)行測量，尺寸存在微小的變化，但加大冷卻液流量卻未能消除橢圓現(xiàn)象。為了排除主軸跳動(dòng)及工裝的三個(gè)等高定位塊不平，把磁力表座吸在刀架上，對(duì)車床主軸跳動(dòng)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)它的徑向跳動(dòng)只有0.002mm，符合正常跳動(dòng)范圍。另外，對(duì)三個(gè)等高塊的定位面在機(jī)床本體上進(jìn)行切削。用百分表測試，平面度也只有0.005mm。蘭生針對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行分析，可能有以下幾種影響因素：

　　1、工件材料硬度不均的影響，當(dāng)工件加工余量不均勻，或者工件硬度不均勻時(shí)，使得切削力發(fā)生變化，因而也會(huì)引起工件產(chǎn)生圓度誤差。當(dāng)車削工件時(shí)，工件轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，切削深度就產(chǎn)生忽大忽小的變化。切深大時(shí)，切削力大，因此產(chǎn)生的變形也大，切深小時(shí)，則切削力小，變形也小，這樣加工后的零件也會(huì)有圓度誤差。切削力不均勻，有時(shí)還可能是由于工件的硬度不不均勻而引起。

　　2、平衡力的影響，當(dāng)動(dòng)平衡不均勻而造成離心力到達(dá)一定數(shù)值后引起系統(tǒng)變形導(dǎo)致零件產(chǎn)生圓度誤差。在車削零件時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)部分不平衡，在每一轉(zhuǎn)中，這個(gè)離心力的方向有時(shí)與切削力方向相同，有時(shí)相反。所以，這個(gè)離心力在不同角度使零件產(chǎn)生圓度誤差，轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，圓度誤差也會(huì)越大。

　　3、毛坯的內(nèi)應(yīng)力鑄造毛坯內(nèi)部殘余內(nèi)應(yīng)力使毛坯在加工過程中處在不穩(wěn)定的狀態(tài)中，它們總是力圖恢復(fù)到?jīng)]有內(nèi)應(yīng)力的狀態(tài)。若對(duì)這些毛坯進(jìn)行切削加工，表面層金屬被去掉，原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞，工件就會(huì)發(fā)生變形，使應(yīng)力達(dá)到新的平衡狀態(tài)。加工完畢后，零件的變形過程仍未結(jié)束，影響工件精度的穩(wěn)定性，使已加工好的零件產(chǎn)生圓度誤差。

　　蘭生針對(duì)上述三個(gè)可疑點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證：

　　　　①將１０件毛坯及１０件加工完的輪轂進(jìn)行多點(diǎn)硬度測試，硬度波動(dòng)范圍在合格范圍內(nèi)，不會(huì)對(duì)加工尺寸造成直接影響；

　　　　②請(qǐng)某動(dòng)平衡公司對(duì)該工裝進(jìn)行動(dòng)平衡測量，所產(chǎn)生的離心力未使工件軸心產(chǎn)生偏移；

　　　�、垡�求多年的供貨廠家提供時(shí)效處理三年的樣件進(jìn)行試加工，橢圓依舊出現(xiàn)。

　　排除上述三個(gè)疑點(diǎn)后，為了找出問題根源，蘭生在加工完畢后，在不松開卡爪和松開卡爪兩種情況下分別測量軸承內(nèi)孔直徑，發(fā)現(xiàn)NHR輪芯20#工序在機(jī)床上測量有0.002mm的橢圓，拿下來測量發(fā)現(xiàn)有0.022mm——0.04mm的橢圓。屬裝夾變形，原因是在加工反面之前，正面的法蘭面已成凹形。而20#工序是靠法蘭面定位，受力點(diǎn)也在法蘭面，在加工反面時(shí)由于受夾緊力作用，法蘭面與等高塊附貼。一旦松開卡爪法蘭面又恢復(fù)成凹形，從而導(dǎo)致反面的軸承孔出現(xiàn)橢圓。

　　經(jīng)過分析，法蘭面變成凹形是發(fā)生在10#工序中。在加工10#工序粗車法蘭面(毛坯原法蘭面厚度13mm左右)后，由于法蘭面變薄(粗車法蘭面后厚度為6mm左右)，而中間還有粗車內(nèi)孔和精車內(nèi)孔(加工時(shí)間為３.6分鐘)，長時(shí)間夾緊導(dǎo)致法蘭面在加工過程中出現(xiàn)緩慢變形中凸，而在10＃工序加工結(jié)束松夾后，法蘭面內(nèi)凹。（見圖4-2、4-3）。

　　為了防止法蘭面在加工后出現(xiàn)凹形，調(diào)小卡盤壓力后，加工時(shí)零件又經(jīng)常打滑。減少正面車法蘭面時(shí)的夾具夾緊時(shí)間應(yīng)該是有效的辦法，因此決定將粗車內(nèi)孔和精車內(nèi)孔放到車法蘭面之前（改善前的加工路線是1.粗車法蘭面 2.粗車內(nèi)孔3.精車內(nèi)孔4.精車法蘭面），把加工路線改為1.粗車內(nèi)孔2.精車內(nèi)孔3.粗車法蘭面4精車法蘭面。這樣從粗車法蘭面到精車法蘭面就減少了3.6分鐘的夾緊受力時(shí)間而法蘭面的變形量也就大大減小。

　　改善后的加工路線 ：

　　經(jīng)過工藝優(yōu)化以后，加工500個(gè)輪芯，反面的軸承孔的橢圓都控制在0.002-0.006mm范圍之內(nèi)。

下面介紹一款車削中心，用于生產(chǎn)軸套、增壓器、中央回轉(zhuǎn)氣缸、葉輪等：

　　德國SPINNER斯賓納TTC300系列雙刀塔數(shù)控車床車削中心

　　德國SPINNER雙主軸三刀塔數(shù)控車床TTC系列車床，采用交互式編程的最先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)裝置，是用于盤類工件加工的最佳內(nèi)置自動(dòng)化解決方案。

概述	指標(biāo)項(xiàng)目	單位	TTC300-52	TTC300-65
	最大回轉(zhuǎn)直徑	mm	~400	~400
	最大車削直徑	mm	~250/200	~250/200
	最長車削長度	mm	~400	~400
	行程 X1 / X2 / Y/ Z		180/110/(+40/-40)/450	180/110/(+40/-40)/450
	快進(jìn) X1 / X2 / Y / Z	m/min	15/15/15/24	15/15/15/24
主軸 1	最高轉(zhuǎn)速	U/min	5000	4000/5000
	卡盤規(guī)格	mm	210	210
	主軸功率（100%/40%）	kW	15/19	21/27
	扭矩（100%/40%）	Nm	96/121	267/348
	主軸中心通孔	mm	52	65
主軸 2	最高轉(zhuǎn)速	U/min	7000	7000
	卡盤規(guī)格	mm	130	130
	主軸功率（S3 60% / S1）	kW	8/6	8/6
	扭矩（S3 60% / S1）	Nm	63/49	63/49
刀塔	刀具站		2x12	2x12
	裝夾具		VDI 25 / BTM 45	VDI 25 / BTM 45
	自驅(qū)刀具		2x12	2x12
	最高轉(zhuǎn)速	U/min	6000	6000
其它	重量		~5500	~4600
	占地面積（LxBxH）	m	2,2x2,0x2,0	2,2x2,0x2,0

　需要了解更多詳情的數(shù)控車床，可來電咨詢范總13306110090，郵箱fq@lanshengcnc.com，也可電話咨詢0519-88113113