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薄(báo)壁軸類零(líng)件在加工過程中,常常出現變形的問題,此(cǐ)時應該怎麽處理呢?
軸套類零件大多(duō)屬於薄壁構件,結構並不複雜,精(jīng)度要求相對較高,在產品(pǐn)中主要(yào)起定位、旋轉的作用,並承受一定的徑向力和軸向力。其加工質量的好壞,直接影響(xiǎng)產品的功能和壽命。幾乎每個產品中都有軸套(tào)類零件,在加工中往往由於變形嚴重而影響其尺寸精度、形狀精(jīng)度。要解決此問題(tí),必須分(fèn)析原因,采取有效(xiào)的措施,才能保證零件精度。
一、零件的結(jié)構(gòu)特點
公司某型號產品中軸套類零件較多,零件(jiàn)精(jīng)度也較高,如(rú)短空心軸(見圖1)和解算器座(見圖2),其尺寸精度為IT5~IT7,同軸度為φ0.008~φ0.015mm,垂直度為(wéi)0.010~0.015mm。具有精度(dù)要求高、壁薄易變形的特點。


二、加工中(zhōng)的問題及難點
在加工短空心軸零件時,考慮到其壁薄、容易變形(xíng),因此工藝要求粗、精(jīng)加工分開,中間安排時效去應(yīng)力(lì)處理。精加工後,零件在裝備上處於夾緊狀態時,用杠杆表、百分(fèn)表分別測零(líng)件的孔(kǒng)徑尺寸和圓度都符合圖樣要求,但卸下再檢測,孔變形量達0.1~0.2mm,導致孔徑尺(chǐ)寸和圓度超差,影響裝配要(yào)求。
考慮到解算器座零件精度(dù)要求高,工藝要求在高精度車削中心上一(yī)次裝夾完成其外圓(yuán)、內孔和台(tái)階的(de)加工,以保證其同軸度、圓度(dù)要求。零件加工完後,在三坐標測量儀上檢測,孔變形量達0.05~0.15mm。在(zài)采取了(le)粗、精加工分開,中間安排時效處理後,仍(réng)達不到(dào)零件尺寸精度要求。
這(zhè)兩種比較典型的(de)軸套類零件,材(cái)料均為鋁棒2A12-T4,精加工時不能磨削加工,工藝難點是加工過(guò)程中零件出現變形,嚴重影響到尺寸及(jí)位置(zhì)精度。
三、變形原因分析及控(kòng)製
零件(jiàn)在加工(gōng)過程中產生的(de)變形包括:
(1)零件加工後,內應力重新分布產生(shēng)的變形。
(2)定(dìng)位麵平麵度達(dá)不到(dào)要求,回彈產生的變(biàn)形。
(3)零件夾緊位置、方向及受力點不恰當引起的變形。
(4)零件的加工餘量及加工過程(chéng)中的切削力引起的變形。
(5)加工過程中的切削熱引起的變形。
(6)零(líng)件結構不合理引起的變形。
零件變形控製方法有:
1、通過熱處理消除(chú)應力控製變(biàn)形。劃分為粗加工、半精加工和精加工工序,中間增加熱處理消除應力、穩定化處理等(děng),使零件釋放加工應力和材料應力,提高精加工後(hòu)零件尺寸(cùn)精度的穩定性。
2、精(jīng)加工定位麵控製變形。通過磨削、研磨等方法精加工基準麵,提高定位麵精度,以防止回彈變形(xíng)。
3、改(gǎi)進(jìn)壓緊裝夾控製變形。通過改變夾緊位置、方(fāng)向(xiàng)及受力點控(kòng)製變形,如將徑向壓緊(jǐn)改為軸向壓緊。
4、減小切削力控製變形。在(zài)精加工時,可(kě)采用磨削、拋(pāo)光等切(qiē)削力較小的加工方法加工,還可以采用改變切(qiē)削參數、減少切(qiē)削用量的方法。
5、減少切削熱控製變形。為防止(zhǐ)切削熱引起的熱變形,在加工(gōng)中可使用切削液(yè),以及減少切削用量。
6、改進(jìn)零件結構或工藝方法控製變形。通過改進零件結構減少或控製零件變形,比如(rú)增加支撐筋(jīn)、形狀對稱(chēng)設計等;改進(jìn)工藝方法,使應力完全釋放。
零件(jiàn)在(zài)粗加工後(hòu)都經(jīng)過了時效處理,應力得到釋(shì)放(fàng)。加工中都使用了切削液冷卻,防止(zhǐ)了切削熱引起的變形。精加工餘量為1mm,切削力、加工應力還(hái)可能影響零件變形。夾緊方(fāng)式為徑(jìng)向夾緊(jǐn),夾緊力很大(dà),會引起(qǐ)很大的變形。分析認(rèn)為,零(líng)件夾緊位置、方向及受力點不恰當是引起變形的主要原因。為此,工藝中采取了以下措施。
四、針對短空心軸零件采取的工藝措施
1、研磨定位基準麵。
2、按照圖3製(zhì)作專用(yòng)工裝,加工時按照(zhào)圖4采取軸向夾緊方式,一次裝夾完(wán)成精加工。
3、精加工餘量由1mm減(jiǎn)到0.5mm,加工時分三次切(qiē)削,最後(hòu)一次背吃(chī)刀量0.05~0.1mm,以控製精加工(gōng)時切削力、加(jiā)工應力引起的零件變形。

注意事(shì)項:所做專用工(gōng)裝定位麵平麵度不大於0.01mm;零件基準麵研磨要達到0.01mm以內;螺釘拉緊力要均勻;切削(xuē)參數選擇適當,刀具要保持鋒利。
通過(guò)采取以上(shàng)工藝(yì)措施,零件(jiàn)圓度(dù)0.01mm左右,同軸度φ0.006~φ0.015mm,合格率達100%。
五、針(zhēn)對解算器座零件采取的工藝措施
1、針對零件不對稱、壁厚不(bú)均的特點,在粗加(jiā)工時就(jiù)把直(zhí)邊加(jiā)工出來,使此處應力完(wán)全釋放。
2、加工時,由三爪自定心卡盤徑向夾緊改為圖5所示的(de)螺紋拉緊。
3、精加工餘量由1mm減到0.5mm,加工時分三次切削,加工量分別為0.2mm、0.2mm和0.1mm,以控(kòng)製精加工時切削(xuē)力(lì)、加工應力引起的零件變形。

按照圖5加工完成後,再用心軸定位,軸向壓緊端麵,將工藝(yì)螺紋車到零件尺寸φ72mm,並保證尺寸公差和形狀(zhuàng)位置要(yào)求。
通過采取以上工藝(yì)措施,圓度、同軸度符合要求,零件合格率由原來的15%上升到90%。