由于薄壁零件的制造和加工工艺较为复杂,在加工和钻孔的过程中加工刚性差,抗压强度较弱,因此在整个加工过程中很容易发生变形,进而严重损害了各种薄壁材料和零件的整体加工效率和精度。零件,以如何防止发生薄壁变形当零件由于钻孔在加工和切割的过程中薄壁零件发生了变形而出现问题时,有必要通过尝试研究找出对危害较大的薄壁零件加工变形的可能性和关键因素,然后进一步阐明有效的薄壁零件加工方法和技术,进而控制和提高了薄壁零件的加工效率和精度。本文最重要的研究内容是深入探讨了薄壁材料和零件在整个加工过程中发生变形的可能性和原因,以及有效的控制和提高薄壁零件变形和加工精度的合理方法和对策。
关键字：薄壁零件；加工技术；形变;加工精度
前言：
薄壁产品因其重量轻,节省了原材料和结构紧凑因而广泛地应用于各种建筑工程项目以及制造加工行业。但是,薄壁产品零件的设计和加工相对复杂。其原因主要是这些薄壁产品零部件的结构刚性差且其抗压强度差。它们在加工过程中容易发生变形,并且不容易确保薄壁产品加工的质量,例如薄壁零件的加工规格精度和其几何变形精度。这就需要采取措施有效应对。如何有效提高薄壁零件的规格和加工精度将一直是我国工程机械制造行业使用者面临的主要技术问题。因此,有必要仔细分析和提高薄壁零件的加工精度和变形。
1.薄壁零件的危险变形要素
1.1夹紧不良导致的变形
如图3所示,当零件是使用三爪塑料卡盘固定，固定的薄壁铝料毛坯时,零件的毛坯表面加工精度必须能够达到0.02的同轴平行度、0.02同轴平行度的要求,如果没有及时选择较好的零件加紧装夹力和作用点,就可能会使零件产生一些附加的应力,一旦零件加紧装夹力和作用点超过了规定的范围就可能会使毛坯产生较大的变形。因此需要进行薄壁塑料零件的毛坯加工,而薄壁铝料零件的毛坯在装夹的过程中,由于其本身的压力和刚性较低,很容易如图1所示的变形。
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图1
1.2切削力过大造成变形
正如图2所示,主要由主切削力fc、背向切削力受力fp、进给切削力ff构成总的切削力,根据总的受力分析结合表1可以得知,切削量的平均值越大切削力对于薄壁材料和零件的加工和变形的影响就越大,,因此,切削力的大小是薄壁零件加工中薄壁材料变形的重要因素之一,在进行实际薄壁加工的过程中,应根据实际的要求合理地选择总的切削量从而有效控制薄壁零件切削力的稳定性和大小。
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1.3进给量F选择
在一个薄壁零件的加工过程中,其薄壁零件进给量的大小也是直接造成其零件产生加工变形的主要的考量因素,随着薄壁零件进给量的增加,零件的单位加工切削变形力也就增大了。由vf=πdn可得知随着薄壁零件进给量的增大,单位切削时间内的金属切削量也随之增加,由于其功率p=fv使得单位加工切削的功率就越大,从而使得整个零件发生变形随之不断增大,摩擦力也随之不断增大,进而就会使得整个零件的反向切削力也随之增大，薄壁零件的加工变形力也增大;反之进给量过小就可能增加切削刀具的磨损,由于安装在薄壁的零件容易受热也就有可能使得零件产生加工变形。
总之薄壁零件变形的因素有很多,需要根据实际情况来做判断,也有可能与机床本身的特性有直接关系,比如机床的刚性、几何的精度等;也有原因可能刀具刚性不够好从而发生振动;也可能工件装夹不到位在切削过程中产生内应力等等一系列的原因都会影响薄壁零件的加工精度。
2、薄壁零件加工精度的控制措施
图3是某大型机械车削零件加工厂加工的一种薄壁车削零件,其主要特点之一就是其结构刚性差、强度弱,在薄壁车削零件加工极易在过程中产生机械振动及工件热变形,若工件夹紧力和切削力不均都会直接造成车削零件结构的形变;在新加工的车削零件中如果夹紧切削力、进给量、切削深度以及工艺设计不合理也容易产生振动使得工件热振动和变形。本文将对其薄壁零件进行的工艺设计分析步骤说明如下:(薄壁车削毛坯62×48mm、孔径为38mm,45号钢)
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图3
2.1薄壁零件存在的问题
(1)由于薄膜厚壁类弹性塑料零件自身的整体结构和运动刚性差,在高速热力切削的运动过程间隙中易因热力振动而直接产生较大的热应力振动和较大夹紧的应力的振动变形,承受较大的高速切削力和较大夹紧的应力的振动能力差,容易振动引起热力的振动和夹紧变形。
(2)此零件加工应按粗、精加工分序。
(3)在切削机械加工中,内、外表部全面的切削加工和材料切削过程都会直接影响导致加工材料和切削工件的材料变形,所以,加工时首先内、外表部全面的加工切削材料进行粗切割加工,然后内外部的表面半精切削加工,最后精切削加工,采用材料循环切削加工或者去除材料切削加工余量的机械加工工艺方式就可来大大减小切削加工余量引起的材料变形。
2.2薄壁结构件工序安排
（1）增加了热处理的环节由于在对一些薄壁金属零件加工的退火处理过程中,零件内部的残余应力的释放是可能会造成零件加工变形现象产生的主要原因之一,并且其对加工的影响极大,只要没有及时将零件内部残余的应力有效地释放出来,其就有可能会导致零件产生加工变形。所以薄壁零件的内部退火之后的热处理一般是在粗加工之后,退火之后再对零件进行精加工。对于一些精度和工艺要求较高的薄壁零件,可以对其内部进行半精加工之后再对零件进行精加工,退火之后的热处理也是可以反复在加工中进行,从而有效消除零件内部残余的热应力。
（2）粗切削加工时优先考虑去除工件余量较大的切削部位,因为余量大工件的变形就大,两者的变形成正比。在进行粗加工时,首先我们要仔细分析内、外表面余量的情况,如果工件余量大致相同,则先考虑去加工内部和外表面。因在内部和外表面进行粗加工时,排屑较因难,切削热和切削力增加,导致切削部位变形扩大
（3）精加工时优先加工精度等级低的零件表面,然后再用量优先加工精度等级高的零件表面,削用量值加工时应选用较低的主轴转速在240一450r/nin,背吃刀量在0.1一0.2mm,进给量在0.05一0.2mm/r,这样的切削用量稳定值,车床切削出的材料和零件切削变形小、精度稳定值高。
（4）保证切削工艺刀具锋利,充分考虑切削零件加工的方法和选择切削液,切削液的加工是必不可少的材料存在,为了有效保证整个切削零件工艺顺利的加工进行,需要有关的人员根据切削液加工的方法和材料、加工的性质、刀具的材料等具体的加工技术信息结合实际情况进行对切削液的选择,进而有效保证切削液的加工效率和精度的提高。
（5）增加了与工件装夹整个工件的夹具接触间隙面积,增加与整个工件的夹具接触面积装夹工件面积可使整个工件上的夹具松紧力均布在整个装夹工件上,不易工件发生松动变形。通常我们可以选择采用直接开缝变形套简的方式装夹这种方式可以减小容易发生开缝变形的小工件的装夹数量。操作过程图示如下图图4所示。
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图4
2.3薄壁零件刀具和切削用量的优化
刀具优良的几何和角度设计可以大大提高刀具加工的精度,合理的选择切削用量的刀具有利于大大提高刀具加工的效率。车削刀具主要选用机夹式圆孔车刀,如表1所示,选用95。外径圆孔车刀,因刀具前角、主偏角较大,切削性能好,不易因积屑而使得工件在车削时产生大程度的振动与轴向变形。内径圆孔刀具车削时可选择的刀尖圆角车削半径一般为0.2mm,使得刀尖上的圆弧及修光刃的长度减小,这样在车削时可以有效降低刀具轴向的切削力,不易因积屑而使工件在车削时产生轴向的跳动。车削内于孔时为了防比工件因积屑造成的刀具加屑而形成的刀具让刀现象,可选择具有断屑性能好的涂层材料在刀片的断屑困进行涂层加工。同时在车削中还可通过在刀片中加注各种乳化剂或油类的冷却液对车削零件进行加热降温,进而大大减少了零件因车削或加热能产生的振动与形变。
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3、结束语
薄壁材料和零件在机械工业中应用广泛,薄壁材料和零件在整个工业生产和使用过程的加工技术要求也比较高,为了更好地满足现代社会对于薄壁材料和零件的实际应用需要。这就要求更好地解决当前薄壁材料和零件在工业生产和使用过程中的一系列人为因素和非人为的因素,提高了薄壁材料和零件在工业生产的质量和合格率。这就是要求根据当前薄壁材料和零件在工业生产的实际应用情况,对于薄壁材料和零件的数控车工加工和技术的可靠性进行了研究,完善薄壁材料和零件的数控加工和工艺,更好地保证和提高了薄壁材料和零件的合格率和生产经济效益,保证了薄壁材料和零件的生产质量。
参考文献
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3、孙凯.数控车床车削大直径薄壁零件方法探析[J].现代制造技术与装备2018,1;132