1、高精度薄壁套简类零件车削工艺工具技术刘永芳1，惠艺清2，李时威1，惠西罡11北方光电股份有限公司；2中南财经政法大学摘要：通过对高精度薄壁套筒类零件车削工艺的研究，验证了控制薄壁套筒零件车削变形工艺措施的有效性。确立了一套满足薄壁套筒零件加工精度要求的车削工艺方案，解决了薄壁套筒类零件加工变形的工艺瓶颈问题，提高并稳定了零件的加工合格率，降低了制造成本，提高了生产效率。关键词：高精度；薄壁；套筒零件；车削工艺中图分类号：TG51 文献标志码：ATurning Technology of Highaccuracy Thinwall Set of Similar PartsLiu Yongfang
2、，Hui Yiqing，Li Shiwe，Hui XigangAbstI翟ct：ThIDugh the study of the highprecision thinwaU sleeve parts tuming pmcess，verification measures forcontrol of thinwalled sleeve component defbrnlation pmcess is ef玷ctive，establish a set of thin wall socket parts processingprecision requirements of the cutting
3、pmcess，s olve the machining deformation of thinwalled sleeve pans process bottlenecks，ImpmVe and stabilize the processing of parts qualmed mte，r educes the manufacturing cost，geatly impmving the pmduction efficiencyKeywords：highaccumcy；thinwall；sleeve parts；Tuming technology1 引言在机械制造行业中，通常把直径与壁厚之比大于
4、12：1的零件称为薄壁套筒类零件。该类零件的特点是：直径大，壁薄，形位精度、尺寸精度要求高。薄壁套筒类零件在光电产品中非常常见。薄壁套筒类零件属于回转体，其加工方法通常以车削为主。薄壁套筒类零件刚性较差，壁厚尺寸小，装夹定位比较难，在加工过程中切削力、夹紧力、切削热以及切削参数、刀具几何参数等因素极易引起工件的变形，造成很大的形状误差，导致零件加工精度降低，合格率低，加工成本高。薄壁套筒类零件的加工变形问题属于工艺瓶颈，长期困扰技术人员。为提高薄壁套筒类零件的收稿日期：2013年8月加工精度，必须解决零件的变形问题。本文通过对典型高精度薄壁套筒零件车削工艺的研究与分析，逐步摸索出有效控制车削变
5、形的工艺措施，明确了零件的装夹方法和操作要点，解决了薄壁套筒零件的加工表面质量问题，为加工同类零件控制加工变形提供了一套合理可行的工艺方法。2现状与工艺分析2_1 现状薄壁套筒类零件的成型，通常采用车削加工。因其壁薄的结构特征使得零件在加工过程中容易产生变形，从而造成加工后的孔(或外圆)出现形状和尺寸误差，导致零件的加工精度低，质量不稳定。图l是典型的镜筒类零件，加工工艺方案为：下料一粗车一调质一半精车一精车一表面精饰。在精车过程中，该零件的加工变形量很大，加工参考文献1贺敏超活动扳手：中国，2008203001059P2008一102宋进，蒋威，陈晓平创新设计方法在扳手设计中的应用研究J宁波
6、工程学院学报，2叭1，23(2)：91963吕全英棘轮扳手J机械工人(冷加工)，1998，7：164张忠旭多头呆扳手J机械工人(冷加工)，1983，4：405知识产权之窗一种多用途自调节手用扳手J机械工人(冷加工)，2000，2：416罗太景，裴武兴安全卡盘扳手设计与应用J机床与液压，2012，40(2)：22267许志远回旋梅花扳手J青年科学，2叭2(12)：23第一作者：贺敏超，讲师，工程师，广西水利电力职业技术学院，53002广西省南宁市屁乃f A“or：m心M，kcmrer，E昭i凡eer， 仇n，舻icoZ如舻矿耽fer胍oHrces o凡d E如c廊Po伽r，knni昭，G啪凡一g
7、兢530023。Cht万方数据2叭4年第48卷No2质量很不稳定。反映在技术指标上主要为：同轴度咖o01至08、尺寸咖113：；筘，以及咖84：i嚣；、枷4r 035、咖107p 035圆跳动至o055，超出零件的尺寸公差要求，造成零件多次返修或报废，工艺成本高。22工艺分析造成薄壁套筒零件变形的主要原因是切削力和夹紧力以及热应力。下面以典型零件图1为例，进行具体分析。该零件精度高，壁很薄，大部分壁厚尺寸为25mm，整体刚性不足。造成该零件加工精度低，加工质量不稳定的主要原因有：(1)精车工序过于集中，致使切削力增大，特别是径向力增大，引起挤压变形，导致零件的尺寸精度，形位公差较低。(2)在半
8、精车外圆咖1 102：叫(图1中西1 10外圆)时采用三爪卡盘直接夹紧外圆西1136(图1中咖1137)，尾顶针顶车的方式，如图2半精车工序简图所示，所加工的外圆呈三角形变形，圆跳动003达01，不能满足下道精车的定位精度要求表面产生振纹，同时加工表面存在振纹，加工表面粗糙度达不到要求。(3)精车外圆西84f7、精镗孔西64H7时，以外圆咖11021叫为辅助支承，在此位置放置中心架，用百分表校正中心在o05内。由于该外圆变形较大，存在较大的内应力，在精加工时同轴度及端面垂直度均不能达到要求。图3为精车某工序简图。(4)因零件的壁厚较薄，由切削热产生的热应力对零件的加工精度影响非常大，造成在线测
9、量精度极不易控制，且让刀、颤动现象严重。通过认真分析典型零件加工工艺系统的各个环节，针对问题产生的原因，逐步确定了影响零件加工精度的主要因素，制定相应的工艺措施，拟定工艺方案。二1 5 I川(川舻 1彰兰 !芟一龟兽三龟军 一卜中11f， 一图1套筒零件简图材料：钢4561图2半精车工序简图3工艺措施(1)半精车后进行时效处理，消除内应力引起的变形，减小精车时因变形引起的找正难度及在线测量问题。nH图3精车某工序简图(2)分解精车工序，消除因粗车时切削力较大所产生的受力变形；采用轴向夹紧(采用心轴定位，千分表找正，轴向端面压紧)，改变压紧力作用点，消除工件夹紧变形。(3)选择合理的刀具几何参数
10、，适当增大前角，主偏角，减小刀尖圆弧半径，使径向切削力减小，从而使颤振减小，也使切削力所产生的挤压变形减小。(4)在切削时，加注充分的冷却润滑液，使工件因切削热所产生的热变形尽可能的小。(5)为增加定位的可靠性，在加工件上增加辅助支撑(中心架)，使零件的刚性增强，振动减小，切削平稳，表面质量提高。(6)为防止零件在加工中因与刀具摩擦产生共振，在半精车、精车外圆时在孔内填充合适的塑料减振泡沫，消除共振现象，提高加工精度，提高表面质量。万方数据624工艺方案及其控制41 工艺方案针对普通卧式车床C6140设备，设计了整套车削工艺方案，特别是对精加工工艺过程进行改进，较好地解决了套筒零件的表面质量及
11、加工精度问题。工艺方案如下：下料一粗车一调质一半精车一时效处理一半精车一精车一表面精饰。零件经半精车后，各处留精加工余量o6mm，然后进行时效处理，以消除内应力，再进行半精加工，减小精加工余量，进一步减小加工变形，最后进行精加工。精镗孔时所用的镗刀结构如图4所示。精加工方案如下：(1)按孔西1064尺寸分组配装堵头，采用间隙配合，以防装夹变形。结构简图如图5中堵头所示。(2)三爪夹持外园咖1136，用百分表找正外圆西1105中心在01mm以内，半、精车车外圆咖84：鬻及端面，镗孔妒4毒0035，车孔咖86及平其端面(因为一次同时加工两面，其平行度很好，可保证在0005以内，以减小因端面不平，二
12、次装夹时的变形)，保证厚度尺寸101。，车外圆咖11020_。，长30(下道校正零件用)，见图5。(3)调头以咖64p 035孔及左端面作定位基准，其中左端面为主要定位基准面，自制心轴与基准孔采用间隙配合(间隙在o01mm以内)，找正咖11020_。，外圆保证跳动在o005mm以内，再在西86孔内用专用压板，将端面压紧，如图6装夹示意图所示。车外圆咖110、咖11321005，车外圆咖10920-0l，长30(支中心架用)；然后，装中心架(注意孔内用塑料减震泡沫填充防止共振，在架中心架时注意用千分表架在已加工面上，校正跳动在0005mm，防止架中心架时使零件中心偏离机床主轴中心而造成不同轴度增
13、大)。找正咖11320_。外圆，镗孔咖1068p 05，镗孔咖1072 Hl 1，切槽2西1085；制螺纹特M1080756H，用千分表检查各形位公差，保证同轴度ol，镗孔咖107p 035，保证尺寸215p 05，车外圆曲113：筘，倒角l45。；去掉中心架，装螺纹堵头，顶起车外园西109、西l 10如图7工序简图所示。图4精镗刀工具技术埔又 j一毋ldo 02lA卜_r f jj N蕊 | l吐 k242 5 R、u图5精车工序1简图丫糕77 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 皇旌 Z“2 姆、 7渊3，、，“、“、7_4777拿川心轴譬用爪块U幽_垫幽恤 填允泡淋图6精车工
14、序2装夹示意图力天一 杉 鳝 工、。，|n；： j。封钐 口： o 竺卜 龟龟 。o习(， 忒龟 芝I一 删 1 11止生鐾f一 242_H _1姥吐iUl图7零件精车工序2示意图42过程控制通过以上加工工艺及装夹方法的实施，有效控制了零件的加工变形，提高了零件的加工质量。该工艺方法操作方便，测量简单，工艺措施有效。具体措施如下：(1)三爪夹持外园西1136，先镗基准孔咖64p 035，用可换刀片镗刀直接加工，如图4所示。该镗刀强度高，操作快捷方便，提高了加工表面的质量，解决了原工艺中因使用加长镗刀杆而带来的各种问题。万方数据2014年第48卷No2(2)使用通用量具直接测量孔咖64035尺寸
15、，检测方便，减小了测量误差，提高了零件的合格率。(3)在第二道精车工序中以基准孔定位，自制定位心轴，按孔咖6403实测尺寸分组(间隔001mm为一组)，每批分23组，由大至小加工零件，克服了原工艺使用过盈配合的堵头(与零件数量同等)，这不仅减小了零件因装夹变形而引起的随机性误差，而且也提高了生产效率，降低了生产成本。(4)在第二道精车工序中，用夹具中的压板零件做为21505尺寸的测量基准块，使尺寸215p 05的测量方法变的既简单又方便。用深度尺可以代替原专用量具，这不仅降低工艺成本，而且提高了测量精度。(5)在精车工序中，将加工内容分为半精加工及精加工，使车削余量变小(o05一o1mm)，不
16、仅减小了切削变形，而且可提高切削速度，使生产效率提高；同时，在切削加工过程中要持续加注冷却液，进一步改善加工条件。(6)使用辅助支承中心架，提高了零件刚性，同时在孑L内填充塑料减震泡沫，防止零件在加工过程中产生振动，提高表面加工质量。经过反复验证，以上工艺措施有效、可行。采用该工艺方案，加工的典型零件，其各孔同轴度及垂直度均满足图纸要求，不易产生变形，加工质量稳定。5结语63(1)为了减少装夹产生的变形，可采用外加开口套筒或改用特殊软爪等措施来增大接触面积，使夹紧力均匀分布。(2)精车薄壁零件孑L时，刀杆的刚度要高，修光刃不宜过长(一般取0205mm)，刀具刃口要锋利，同时注意冷却润滑，否则会
17、使工件孔径出现锥度，并且影响加工表面的粗糙度。通过对薄壁套筒零件的车削工艺的研究，有效的控制了零件的加工变形，使高精度薄壁套筒零件的尺寸精度得到了很好的保证。参考文献1上海市金属切削技术协会金属切削手册M上海：上海科学技术出版社，19842梁炳文机械加工工艺与窍门M北京：机械工业出版社，20023高级技工学校机械类教材编审委员会机械制造工艺与装备M北京：中国劳动社会保障出版社，2007第一作者：刘永芳，高级工程师，北方光电股份有限公司技术中心，710043，西安市J吒，苫f A“for：LiM yb咖，皤，Se凡ior E7w；，leer，x；non鼢ofoefec们c死c丘fogy D咖Me
18、 co，三m，艇肌，7JO钟3，Chjndj欧盟业界呼吁解除过度监管加快经济复苏欧洲一体化虽然化解了很多政治、军事和经济上的矛盾，但在近年经济发展迟缓的背景下，欧盟机构繁冗、监管过度的问题正在凸显出来。据了解，欧盟机构每年都要出台几千项监管意见、指导意见和决定。2012年实施了1799项法律；2011年是2062项。一些法律年代久远，甚至一些为了欧共体创始六国设立的法律，至今仍保留着，严重阻碍了欧洲商业的发展。波兰石油公司首席执行官亚瑟克莱维奇认为，减轻对主要行业的监管将是欧盟面临的一个重要挑战。例如在开办企业方面，加拿大创办一个企业的平均成本是158欧元，在美国是664欧元，而在欧盟是228
19、5欧元(其中意大利是4141欧元)。在能源方面，对炼油、石化部门的大量立法监管虽然增加了财税收入、保证了环境安全，但被推高的运营成本也导致能源价格昂贵，以致所有的能源密集型部门都深受其害。在一些欧盟国家，工业用电价是北美的两倍。过度复杂的气候监管、页岩气开发的政治阻力，以及偏袒昂贵、低效的能源政策，都令经济形势雪上加霜。克莱维奇称，大部分布鲁塞尔的决策者们相信，保护社会和环境免受能源业务波及，应该优先于该行业的发展和更广泛的经济增长。他们认为，稳健的经济复苏和就业机会会从天而降。结果欧洲非但没有迎来可持续增长，反而进入了一种可称之为“可持续停滞”的新模式。资金被大量消耗在环保方面：哥本哈根共识
20、中心的比约恩隆伯格指出，欧盟将会在87年的时间里为其当前气候政策每年付出2500亿美元。在这样花掉20万亿美元后，到本世纪末气温将下降可以忽略不计的005。相反，面对眼下许多成员国严重的高失业率，欧盟在七年里只花了区区80亿欧元用于解决年轻人失业的问题。欧盟需要认识到，更低的能源价格会对经济有利。如果铝业、钢铁业、燃料业、塑料业和水泥业等关键行业因能源昂贵而无法繁荣，欧洲经济不会增长，也无法创造足够数量的就业岗位。这一结果不仅不利于经济，也不利于环境，因为这些行业将流向环境更为糟糕的市场。万方数据高精度薄壁套简类零件车削工艺作者： 刘永芳， 惠艺清， 李时威， 惠西罡， Liu Yongfang， Hui Yiqing， Li Shiwei， Hui Xigang作者单位： 刘永芳,李时威,惠西罡,Liu Yongfang,Li Shiwei,Hui Xigang(北方光电股份有限公司)， 惠艺清,HuiYiqing(中南财经政法大学)刊名： 工具技术英文刊名： Tool Engineering年，卷(期)： 2014,48(2)本文链接：http:/
