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薄壁零件的车削加工技术研究

文档名称:薄壁零件的车削加工技术研究
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文档名称:薄壁零件的车削加工技术研究
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上传者:helei
添加时间:2019/05/21
内容摘要:
2014年8月
机床与液压
g
第42卷第16期
MACHINE TOOL HYDRAULICS
Vol 42 No 16
DOI:10.3969/j.issn.1001-3881.2014.16.0010
薄壁零件的车削加工技术研究
肖利,孙朝海
(沈阳飞机エ业(集团)有限公司,辽宁沈阳10032)
摘要:针对薄壁零件加工中容易出现变形的特点,分析了薄壁工件车削中产生变形的原因并主要就薄壁零件的夹具设
计提出相应的解决方案,同时列举了一些典型薄壁零件的夹具方案,作为工程实践中的参考。
关键词:薄壁零件;车削;变形;夹具
中图分类号:TH122文献标识码:B文章编号:1001-3881(2014)16-027-4
Research on Turning of Thin-walled Parts
XIAO Li. SUN Chaohai
Shenyang Aircraft Corporation, Shenyang Liaoning 110032, China)
Abstract Because of the rigi, defomation s easily puce in thin-walled parts machining. It may be caused by clamping
force, cutting force, heat in process, cutting chatter, and so on. The deformation in turning was focused on and some advices on fix-
ture design were given. Some plans which were applied were given
Keywords: Thin-walled parts; Turning; Deformation; Fixture
工程实践中,薄壁零件通常指的是零件直径与零
对于一般的零件加工,三爪卡盘定位夹紧可以满
件壁厚之比大于15的零件。此类零件刚性差、易变足加工需要。但是对于薄壁件而言,其加工精度和形
形、对切削热敏感,而尺寸精度、形位公差往往要求位误差通常要求较高,不适当的夹紧定位会使得零件
严格,加工过程中稍不注意,极易产生不合格品乃至的夹紧变形量足以让零件加工超差,因此对于薄壁零
废品。因此有必要对其加工工艺特点进行研究,以保件要采用必要措施来减少夹紧变形的影响。
证零件合格、提高生产效率。
方法一:增加夹紧点数量
1薄壁零件加工的特点及产生原因
经过卡盘厂商的实验验证,多点夹紧是减少薄壁
因为壁薄,零件刚性差,加工中最突出的问题就零件变形的有效措施。通常的方案是在三爪卡盘上配
是零件变形,一旦变形量超出允许值,就导致不合格置摆动爪,如图1(a)所示。顶爪通过销轴与基
零件的产生。导致加工不合格的原因主要有以下几爪连接,并可以绕轴旋转,一个顶爪上有两个夹紧

点,这样在三爪卡盘上就可以实现六点夹紧。这是一
(1)夹紧定位方案不合理、夹紧力不合适,造种经济型的方案。还可以选择六点夹紧的卡盘,如雄
成较大的夹紧变形;
克的 ROTA NGR、ITW的6 -jaw ECC等,成本要高
(2)切削力造成零件局部较大变形;

(3)夹具设计不合理,造成定位误差
对于轴向长度较大的工件,还可以设计更复杂的
(4)切削热导致零件热变形;
结构来实现十二点乃至二十四点的夹紧,其结构形式
(5)切削过程中的振动造成零件表面质量低、如图1中(b)、(a)所示り。
尺寸超差。
方法二:增加卡爪与工件的接触面积
2壁零件车削时因注意的问题
通过增大卡爪与工件的接触面积,在夹紧力相同
根据上述薄壁笭件容易出现的问题,在薄壁零件的前提下可以有效降低夹紧部位的应力,使工件变形
加工时必须在选择加工设备、制定工艺、设计夹具、更小、受力更均匀
进行加工等方面对这些问题给予充分的考虑,综合各
比较简单的做法是直接在基爪上安装幅面较宽的
个因素选择最佳的方案。
卡爪即所谓的扇形卡爪,安装后对卡爪进行自车,保
针对薄壁零件容易出现变形,工程实践中往往采证卡爪尺寸一致。需要注意的是卡爪幅面不能太大,
用以下措施:
否则过大的卡爪幅面容易使顶爪不稳定而且夹具与工
(1)使夹紧力尽量均匀
件的贴合率无法保证。
收稿日期:2013-07-11
作者简介:肖利(1973-),女,本科,高级工程师,主要从事工装设计工作。E-mail:sacxiaoli1996@163.com
机床与液压
第42卷
对于尺寸较小、壁厚较薄的工件,更常见的装夹定位夹紧。工件与夹具接触面积大,工件、夹具成为
方案是使用涨套。其原理是利用定位元件的弹性,通一个整体,提高了工件的刚度,可以对工件进行较大
过外力作用使定位圆柱面尺寸增大或缩小,通过定位余量的切削,定位精度高。但是涨套的涨紧量有限,不
面与工件之间的摩擦力来抵抗切削抗力,实现工件的同尺寸的定位孔/定位直径需要对应不同尺寸的涨套。
(a)六点夹
(b)十二点夹
(c)二十四点夹
图1多点夹紧卡盘
涨套的涨紧可以通过机械结构或液压来实现。机轴中心的重合。因为三爪卡盘三点可以确定圆心,圆
械涨套的原理如图2所示。通过拉杆3向下运动,端心定位的精度决定于卡盘,无需额外的定心结构。
头锥面将拉杆的轴向运动转化为涨套1的径向变形,
比如采用磁力卡盘进行夹紧。磁力卡盘利用磁力
涨套1张开与工件2贴合,依靠涨套与工件接触面的吸附铁磁材料的原理实现工件的夹紧。由于夹紧在轴
摩擦力使工件固定。需要注意的是必须保证锥面的接向实现,工件径向没有变形。但是必须由人工进行找
触率,否则无法保证定位面与工件的可靠贴合。
正,效率低,零件定心精度不易保证,而且只能应用
液压涨套采用所谓的静压膨胀技术,其原理如图于铁磁性材料。为了解决磁力卡盘的定心问题,一些
3所示2。当拧紧螺钉时,油腔里的油压升高,使芯卡盘厂商进行了这方面的研究并推出了相关产品。比
轴的薄壁向外膨胀,涨紧工件定位孔;当螺钉放松如SAV的 Mechatronic Chuck224.75(图4(a))、
时,油腔油压下降,在薄壁的弹性力作用下芯轴尺寸 Schunk的 ROTA NCM(图4(b)系列,将液压动
恢复,工件被放松。由于液压力的特点,涨套各处变力卡盘和磁力卡盘结合在一起,由液压动力卡盘实
形均匀,与工件贴合紧密,因此液压涨套精度很高。现工件的定心、磁力卡盘实现工件的夹紧,从而解
决了普通磁力卡盘无法定心的问题,加工效率得以
提高
(a)Savmimechatronic Chuck 224.75 (b)Schun KROTA NCM
1一张套2一工件3一拉杆4一底座
图4可定心的磁力卡盘
图2机械涨套原理图图3液压涨套原理
(2)改变定位夹紧方案
比如齿圈加工的专用卡盘。SMW的DFR-ABS-
车削加工中,工件的定位通常是通过外圆或内
KOMBI(图5)是一种专门用于薄壁齿圈加工的复合
孔、用卡爪以三点定圆的原理实现。为了减少圆周卡盘,通过两套机械结构分别实现工件的定位和夹
(径向)夹紧定位对工件尺寸精度的影响,可以通过。定位机构通过齿圈外圆或节圆实现径向定位
改变压紧方式来实现,即改
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