烟台职业教育科研十二五规划课题

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1、“十二五”规划课题《数控机床薄壁工件加工困难问题的研究》烟台市职业教育科研“十二五”规划课题《“数控机床薄壁工件加工困难问题的研究”的实践研究》课题研究报告课题主持人：郝占向课题研究人员：郝占向报告执笔人：郝占向10“十二五”规划课题《数控机床薄壁工件加工困难问题的研究》一、课题研究的背景、目的和意义（一）研究背景薄壁零件具有体积小、重量轻、结构紧凑的特点，在许多产品中得到应用，随着一些产品体积向小型化、精密化发展，薄型零件的应用也越来越广泛，已经成为许多产品的关键性零件。但是，由于薄壁零件刚性差，加工

2、时空易变形，不易保证加工质量，给该类零件的机械加工造成困难，因而阻碍了产品的设计和发展，也正因为加工困难，这一类零件也成为历年数控比赛的加工要素之一。因此，薄壁零件的加工工艺已成为机械加工中必须解决的工艺问题。（二）研究目的通过对薄壁零件加工工艺及工装夹具、加工方法的设计和优化，总结利用数控技术和专用夹具加工薄壁零件的经验，并从理论上加以分析和提高，给制造薄壁类零件加工提供可行的依据。（三）研究意义使用数控设备加工的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

3、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。10“十二五”规划课题《数控机床薄壁工件加工困难问题的研究》二、课题研究的对象、范围和方法研究对象：利用数控机床

4、加工薄壁工件研究范围：数控机床加工薄壁工件时装夹、刀具和编程等方面的研究研究方法：分析影响薄壁工件加工精度的因素，通过加工实验，逐一找到解决方法，并从中归纳确定最终的实用方案。三、课题研究的主要内容从本课题开题以来，我利用教学之余，寻找出影响薄壁件加工精度的因素，并逐一探讨对应的解决方法，已经取得了巨大的成果，我以图1为例，介绍一下我主要采用的加工措施：图11、工件的装夹我主要采用两种方法进行研究，最后进行改良，分别是：10“十二五”规划课题《数控机床薄壁工件加工困难问题的研究》方法一：先根据薄壁工件的

5、内孔加工出一根芯轴（图2）作为辅助；然后再安装工件，加工出标准内孔；把做好的芯轴装入加工好的孔内，最好使孔轴配合间隙为0.01mm以内；加工出外圆，直至尺寸要求；把芯轴取出，用切断刀把薄壁工件切断，并控制总长为要求长度。图2方法二：和方法一类似，先根据薄壁工件的外圆加工出一个轴套（图3）辅助，再按照零件图尺寸加工出外圆，直到尺寸精度；把做好的轴套辅助零件套在加工好的外圆上，最好使孔轴配合间隙为0.01mm以内；按照图纸要求加工内孔，直至尺寸精度；把加工好的薄壁零件切断，保证总长尺寸。图310“十二五”规

6、划课题《数控机床薄壁工件加工困难问题的研究》对这两种辅助工具进行试切，发现两种方法优点十分明显：都能精确保证加工的尺寸精度，并且大大减少了工件的变形；在进行小批量生产时能够比普车加工节省很多加工时间；方法一的外圆和内孔是一个工步完成的，因此零件的外圆和内孔同轴度精度要高一些。同时也存在明显的缺点：用的毛坯比较大，最少要长一个装夹长度（10mm以上），一般的短料无法完成加工；工艺相对复杂，不适合大批量加工。为了减少毛坯用料，节约成本，并符合大批量生产的要求，在上面两种方法的基础上进行取舍和改进，总结出生产

7、中可以采用的辅助工具和方法。方法三：对于大批量生产，为了节约成本，所用的毛坯尺寸比工件仅长出2－3mm，使用前两种方法已经不能满足加工要求，如果调头加工，由于受到切削力和夹紧力的作用，工件会变形严重，如果不掉头，则无法完成加工，所以我在方法一的基础上进行辅助工件和加工工艺的改良，辅助工具见图4。图410“十二五”规划课题《数控机床薄壁工件加工困难问题的研究》当轴芯带动工件转动准备加工时，由于工件旋转方向自由度没有限制，因此需要一螺母与芯轴右端配合，当工件装入芯轴后，用螺母和芯轴外螺纹配合从而固定工件的轴

8、向移动，通过轴向力使工件和芯轴连在一起，从而避免加工时有相对运动。加工步聚：首先加工工件两端面，保证总长；加工内孔，保证加工精度；把工件装在芯轴上，并且装好螺母，使工件与芯轴轴向固定，孔轴间隙最好在0.01mm以内；固定好工件，开始加工外圆，直至尺寸要求；拆卸工件时尽量不要借助机械工具，以防工件变形。方法三加工的优缺点分析：优点是节省了毛坯，一般长出2－3mm即可；适合大批量加工，效率较高。外圆与内孔的同轴度相比较前两种方法有所降低，原因是