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数控车床论文|如何提高薄壁零件的加工精度

时间:2007-11-1栏目:职教论文

  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3 G92直进式加工
  
  图4 G76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。
  
  图5
  
  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Φ21孔对应配合,使工件在夹具中定位及传递切削力;
  
  (3) 件3为已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) 内镗孔刀采用机夹刀,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90°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Φ18钻头钻通孔,粗、精加工Φ21通孔;
  
  (3) 粗、精加工Φ48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Φ23.805;
  
  (6) 利用G76、G

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