数控车床如何提高薄壁零件的加工精度与夹具的设计

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1、数控车床中薄壁零件加工精度的提高与夹具的设计摘要：在数控车床上加工，高效快速，减轻了劳动强度，减少了工厂成本,提高了生产效益。本文对经济型数控车床批量生产加工薄壁零件存在的编程方法及调头车削装夹的技术问题，就自己在实际加工中相对零件的精度要求，针对薄壁零件的装夹，加工方法及程序处理等方面作一叙述。关键词：数控车床薄壁零件加工精度夹具设计一、引言因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。如何提高薄壁零件的加工精度将是业界越来越关心的话题。如图2

2、所示，是一个带螺纹的薄壁零件，最大外径为Φ48mm，内径是Φ20mm，厚度2mm。二、难度分析及工艺特点分析1、难度分析从图2及材料材质、尺寸分析，毛坏为Φ50mm×37mm的实心钢，材质为45#中碳钢，加工成厚度为2mm的薄壁零件，介于薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。薄壁件如采用数控车削的方式进行加工，必须要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度。影响薄壁零件加工精度的因素有很多，但归纳总结主要有以下三个方面：（1）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

3、图1所示。（2）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。第7页共7页（3)振动变形在切削力（特别是径向切削力）的作用下，很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夹紧力的影响既然影响薄壁件加工精度因素找到了，那么我们将如何提高薄壁零件的加工精度呢？我将通过具体实例来介绍如何提高薄壁件加工精度和效率的措施。根据我校情况，采用数控车床批量加工这批零件，设备是配备了广州数控系统GSK980TD的数控车床。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

4、量。第7页共7页图2零件图2、工艺特点分析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)因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有2mm，材料为45号钢，而且批量较大，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。通常的车削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，而且还需车削M24×1.5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2mm，而且精度要求较高。目前广州数控系统GSK980TD螺纹编程指令有G32、G92、G76。G32是简单螺纹切削，显

5、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，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进行第7页共7页精加工的方式在薄壁螺纹加工中将有两大优点：一方面可

6、以避免因切削量大而产生的薄壁变形；另一方面能够保证螺纹加工的精度。图3G92直进式加工图4G76斜进式加工三、夹具设计由于工件壁薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹，工件将会受到轴向切削力和热变形的影响出现弯曲变形，很难达到技术要求。为解决此问题，我设计出了一套适合上面零件加工的专用夹具。图5所第7页共7页示图5专用夹具对专用夹具图结构分析说明：件1为夹具主体，材料为45号钢，左端被夹持直径为60mm，右端为φ20mm的4逢钢管，它刚好与薄片工件上的φ20孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；件2为薄壁零件；件4为锥形块，与夹具体紧密配合，从而使薄壁零件充分套紧在夹具体上，件5

7、为螺栓，件6为弹簧垫圈，件7为拉杆三者的目的是使加工完的左端面与内孔紧密地配合在夹具体上。小沟槽是在工件调头装夹后，为方便控制总长度而设计的，尺寸为5mm×2mm。四、实际操作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φ20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5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、G92混合编