数控车床论文如何提高薄壁零件的加工精度.docx
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数控车床论文如何提高薄壁零件的加工精度
数控车床论文I如何提高薄壁零件的加工精
摘要：
针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。
关键词：
薄壁零件加工精度
1前言
薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻,节约材料，结构紧凑等特点。
但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。
对于批量大的生产,我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度，为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。
2影响薄壁零件加工精度的因素
（1）易受力变形：
因工件壁薄，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；（如图1所示）
（2）易受热变形：
因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制；
（3）易振动变形：
在切削力（特别是径向切削力）
的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的
尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
图1
3如何提高薄壁零件的加工精度
图2所示的薄壁零件，是我校用数控车床对外加工产品中难度较大的零件，为了提高产品的合格率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，实践证明，有效提高了零件的
精度，保证了产品的质量。
图2
3.1分析工件特点
从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两点：
（1）主要因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有4mm，材料为45号钢，批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠，而我们通常都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，还需车削M24螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。
（2）螺纹加工部分厚度只有4mm，而且精度要求较高。
目前广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76.G32是简单螺纹切削，显然不适合；G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，如图3所示，刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。
在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快,从而造成螺纹中径产生误差。
但由于其加工的牙形精度较高；G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，如图4所示，单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，但加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。
从以上对比可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G92、G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进精加工，在薄壁螺纹加工中，将有两大优点：
一方面可以避免因切削量大而产生薄壁变形，另一方面能够保证螺纹加工工的精度。
图3G92直进式加工
图4G76斜进式加工
3.2优化夹具设计
由于工件较薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹工件及切削加工，将会受到轴向切削力和热变形的影响，工件会出现弯曲变形，很难达到技术要求。
因此，需要设计出一套适合上面零件的专用夹具,如图5所示。
对夹具结构说明:
（1）件1为夹具主体，材料为45号钢，左端被夹持直径为80mm,可用来夹持工件的内孔直径范围为20-30mm;
（2）件2为拉杆，材料为45号钢，直径为21毫米，刚好与薄片工件上的e21孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；
（3）件3为己加工完左端面和内孔的工件，装夹的时候注意工件与夹具体1的轴向夹紧配合。
（4）小沟槽的作用：
在工件调头装夹后，为方便控制总长而设计，尺寸为5*2mm.
3.3合理选择刀具
（1）内像孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹；
（2）外圆粗、精车均选用硬质合金900车刀；
（3）螺纹刀选用机夹刀，刀尖角度标准，磨损时易于更换。
3.4分析工艺过程
3.4.1加工步骤
（1）装夹毛坯15mm长，平端面至加工要求；
（2）用中18钻头钻通孔，粗、精加工中21通孔；
（3）粗、精加工中48外圆，加工长度大于3mm至尺寸要求；
（4）调头，利用夹具如图2所示装夹，控制总长尺寸35mm平端面；
（5）加工螺纹外圆尺寸至中23.805;
（6）利用G76、G
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92混合编程进行螺纹加工；
（7）拆卸工件，完成加工。
3.4.2切削用量
（1）内孔粗车时，主轴转速每分钟500——600转，进给速度F100——F150,留精车余量0.2——0.3mm.
（2）内孔精车时，主轴转速每分钟20XX——20XX转，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30——F45,采用一次走刀加—L完成。
（3）外圆粗车时，主轴转速每分钟20XX——20XX转，进给速度F100——F150,留精车余量0.3——0.5mm.
（4）外圆精车时，主轴转速每分钟20XX——20XX转，进给速度F30——F45,采用一次走刀加工完成。
3.5科学编制程序（数控系统采用GSK980T）
程序内容
程序说明
GOOX200Z50
定位至起刀点
SIM3
启动主轴,转速560转/分
T20XX
调用1#键孔刀
GOOX16Z5
定位至（16,5）
G71U0.8R0.3
G71外圆车削循环，
对内孔中21进行粗加工
G71PlQ2U-0.5WOF100
N1GOX21.4
G1ZOF40
X21Z-0.2
N2Z-37
GOX200Z50M5
回至起刀点，主轴停止
M0
程序停止
主轴启动，转速560转/分
GOX16Z5
定位至（16,5）
G70PlQ2
G70精车循环N1——N2
GOX200Z50
定位至起点
T20XXM3S2
调用2#外圆精车刀，启动主轴，转速为20XX转/分
GOOX52Z5
定位至（52,5）
G90X50Z-6F100
G90外圆切削循环
X48
车至048
GOX100Z100M5
回至起刀点，主轴停止
MO
程序停止，零件调头并装夹
T20XX
调用2#外圆精车刀
主轴启动，转速20XX转/分
GOOX50Z2
定位至（50,2）
G71U2R0.5
G71外圆车削循环，
对螺纹外圆进行粗加工
G71P3Q4U0.5WOF100
N3GOX21.805
G1Z0F50
X23.805Z-1
GOX1OOZ1OOM5
回到起刀点，主轴停止
MO
程序停止
M3S2
主轴启动，转速20XX转/分
GOOX50Z2
定位至（50,2）
G70P3Q4
精车N3——N4内容
GOX100Z100
回换刀点（100,100）
T20XX
调用4#螺纹刀
GOX25Z5
定位至（25,5）
G76P20XXQ300RO.1
G76螺纹车削循环
车削M24*l.5螺纹部分
G76X22.25Z-28P975Q100F1.5
GOX25Z5
定位至G76同一螺纹加工起点
G92X22.15Z-28Fl
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.5
G92精修螺纹
X22.05
X22.05
GOX100Z100M5
返回起点、停主轴
M30
程序结束
3.6加工时的几点注意事项
（1）工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀;
（2）在车削时使用适当的冷却液（如煤油），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求；
（3）安全文明生产。
4结束语
通过实际加工生产，以上措施很好地解决了加工精度不高等问题,减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显上一页⑴⑵⑶
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