通過在機測量係統優（yōu）化薄壁類圓弧槽軌道車削加（jiā）工

1前言

薄壁回轉體金屬零件因其重（chóng）量輕、節省材料、結構緊湊而廣泛應（yīng）用於航空航天領（lǐng）域。車削薄壁金屬零件時（shí），由於其剛性差、強度低，容易造成產品變形（xíng）。在加工過程中（zhōng），由於刀（dāo）具選擇不合（hé）理，夾具裝夾不當，幾何誤差增大，變形，不（bú）易保證零件的加工質（zhì）量。

2產品過程分析

2.1零件結構

噴嘴反向旋轉體的金屬部分材質（zhì）為30CrMnSiA，調質硬度為42 ~ 46 HRC。產（chǎn）品最大直徑（jìng）為153㎜，形狀為圓錐形，內腔為帶拉伸模的圓柱形結構，中間位置為圖mm圓弧滾道，與φ147mm外圓形成4mm薄壁。在車削過程（chéng）中，要求（qiú）保證圓（yuán）弧滾道的加工精度，控製變形，保證加工後內孔和外圓相對於中心（xīn）的同軸度。

2.2加工技術上的困難

該（gāi）零件壁厚不到其孔（kǒng）徑的（de）1/13，加工剛性差。關鍵（jiàn）尺（chǐ）寸是圓形滾道，要（yào）求公（gōng）差範圍小。這種材料（liào）經過高硬（yìng）度鋼的淬火和回火處理。薄壁零件剛性差，車削時（shí）夾緊困難，容易變形。此外，影（yǐng）響因素還（hái）包括（kuò）夾緊力、切削力、切削熱、彈性恢（huī）複等。因此，車削薄壁零件時，首先要解決裝夾和切削引起的（de）變形，然後要解決刀杆、刀片和切削參數的合理選擇，最（zuì）後要（yào）解（jiě）決滾珠軌跡槽的檢測[3]。加工（gōng）過程（chéng）中切削熱和（hé）內應力的有效釋放可以保證零件的加工質量，並且可以間接測（cè）量球軌跡槽。

2.3萬能卡盤夾緊變形分析

車削回轉類零件最常用的夾具是自定心卡盤，夾緊工件時一般（bān）不需要找正，夾緊速度快。但在夾緊薄壁零件時，常用的（de）三爪夾緊力麵過小，屬於點接觸，夾緊力不均勻，導致零件（jiàn）卸載後內外徑圓柱度達不到工藝要求。

三爪粗加工後，精加工前（qián）的零件。由於主應力點（diǎn）位於鉗口與產品夾緊（jǐn）麵的接觸部位，產品發生夾緊變形。三爪夾緊件內孔加工後，由於夾緊變形（xíng），測量結果顯示內孔圓度合格，但（dàn）壁厚（hòu）不均。是加工卸載後的（de）零件。在自然狀態下，夾緊力消失後，零件外（wài）圓恢（huī）複為圓形，但內孔變成（chéng）棱形，加工出的產品不（bú）合格。

a)粗加工和夾緊；b)完成（chéng）後夾緊；c)接受檢驗（yàn）的產（chǎn）品。

2.4粗加工（gōng）和（hé）精（jīng）加工應分開進行。

零件的粗加工和精加工分開進行，粗加工盡可能去除餘量，產生較（jiào）大的切削力和切削熱，導致車削工件時溫升較快，變（biàn）形較大。在（zài）粗加工（gōng）和精加工之間增加一定的冷卻時間（jiān），以消除加工後的切削熱和內應力（lì）。

3加工工藝方案

細化刀具（jù）和刀片的選擇，優化切（qiē）削參數，降低切削應（yīng）力和切削熱。結合以上影響薄壁零件加工（gōng）的因素，加工倒接（jiē）管時應采取以下工藝步驟。

3.1加工程序

1)來（lái）料:φ160mm×φ125mm×72mm環，材質為（wéi）30CrMnSiA鍛件。

2)粗車（chē）:用萬能自定心卡盤夾住零件左端（duān）的外圓（yuán），車削右端的外圓，先將成品加工到φ(157±0.2)mm；圖中圓柱（zhù）形台階成品尺寸為mm，先（xiān）加工到φ(144±0.2)mm；圖中內（nèi）孔的成品尺寸為mm。先把它轉到φ(129±0.2)mm；圖中滾道直徑成品尺寸為（wéi）mm，要先車削到φ(136±0.2)mm；成品（pǐn）深度尺寸為(20±0.05)mm，先車削至(22±0.05)mm；；確保台階長度為mm，倒（dǎo）角（jiǎo）為0.5mm×45。

采用（yòng）萬（wàn）能自定心卡盤夾住零件（jiàn）右端的外圓，轉動左（zuǒ）端。成品外圓尺寸（cùn）圖中為mm，先轉（zhuǎn）φ(151±0.2)mm；圖中圓柱（zhù）形台階成品尺寸為mm，要先車削（xuē）到φ(144±0.2)mm；零件的總（zǒng）長度為(65±0.065)毫米，第一次車削時為(69±0.2)毫米；步長(9±0.08)mm，先轉到(13±0.1)mm；斜角（jiǎo）成（chéng）品尺寸（cùn）的（de）長度(20±0.08)，先車削（xuē）至(22±0.2)mm；內孔轉角15° 10 '，倒角0.5mm×45。

3)調質熱處理（lǐ）:調質（zhì）硬（yìng）度為42 ~ 46 HRC。

4)半精車:將（jiāng）熱處理後的（de）零件進行（háng）半精加工，用扇形軟爪夾（jiá）住零件的左外（wài）圓，加工右（yòu）端，一側留0.5毫米的精加工餘量（liàng），將外圓車至圖mm；步圈到（dào）圖（tú）片mm；洞內到圖片m m；滾到圖片mm；零件（jiàn）深（shēn）度為(20.5±0.05)毫米；；確保台階長度為mm，倒角為0.5mm×45。

用內支撐爪支撐右（yòu）端的內孔，加工（gōng）左端，一側留0.5mm的（de）精加工餘量，外圓車至圖mm；步圈（quān）到圖片（piàn）mm；零件的總（zǒng）長度為(66±0.065)毫米；；台階（jiē）的長度為(10±0.08)毫米；；斜角長度為(20.5±0.08)毫米；；內孔的角度為15° 10’；倒角0.5mm×45。拆下零件，放置一段（duàn）時間，讓其應力完全釋（shì）放。

5)精車:將扇形軟爪的（de）內孔加工到圖片mm，在零件左端夾緊圖片的外（wài）圓，夾緊（jǐn）力不要太大。用扭矩扳手控製在(10±1)n·m，每刀切（qiē）削深度應控製在0.15 ~ 0.2 mm .轉動右外圓和內孔，保證設計圖案的兩個外圓尺寸為mm和mm；內孔尺寸mm的圖片（piàn）；內孔的（de）角度為15° 8’；彈道直（zhí）徑圖片mm；滾弧圖mm；轉彎滾道寬（kuān）度(20±0.05)毫米；；確保步長圖片為mm；倒角0.5mm×45。

用扇形軟爪頂住零件右端的mm內孔，轉動左側外圓和內孔，保證外圓（yuán）尺寸為mm，台階外圓（yuán）尺（chǐ）寸為mm，長度（dù）尺（chǐ）寸為(65±0.065)mm，台階長度為(9±0.08)mm，內孔角度為15° 10 '，坡口長度為(20±0.08)mm，倒角角度為0.0。

3.2工件夾具的改進

製作了包容（róng）式軟爪，以減少零件的夾（jiá）緊（jǐn）變形。軟爪底部的端齒位於（yú）卡盤上（shàng），保持較高的（de）重複安裝精度。卡盤上焊有扇（shàn）形軟爪，鑽成略（luè）大於零件外徑（jìng）的內孔，一般比零件外徑大0.02~0.04mm。最大限（xiàn）度增加夾（jiá）緊麵積，使夾緊力均勻分布在零件上。這樣可以有效減少零件的變形，保證（zhèng）卡爪與工件的緊密結合，保證夾（jiá）緊的穩定性。

將半成品反嘴（zuǐ）放入加工好的軟爪中，加工（gōng）右（yòu）台階和內孔。然後製作一對圓形支架，以右尺寸mm的內孔為夾緊麵，加工左端（duān）內外錐麵。

3.3選擇合適的工具

在切削過程中（zhōng），刀具材料的性能與（yǔ）切（qiē）削效率、表麵質量等有（yǒu）很大關係。因此，選擇合理的（de）刀具可以保證產品質量和生產（chǎn）效率。表1顯示了作者在加工過程中探索的加工工（gōng）具。與之前選用的刀具相（xiàng）比，能更好地減少切削（xuē）力的產生，有效控製零件（jiàn）的變形（xíng）。

3.4選（xuǎn）擇（zé）合理的切削參數。

根據零件材料、尺寸和（hé）表麵粗糙度的要求，確定切（qiē）削參數。

4檢驗和測量

4.1滾道直徑（jìng）的測量方法

圖中設計的滾道直徑為mm，普通（tōng）遊標卡尺由於結構限製無法直接測量（liàng），需要製作（zuò）專用量具，采用（yòng）比較法測量（liàng）。具體方法如下:拆下最小測（cè）量精度為0.01mm、量程為10mm的百分表尾螺母，自製一根直徑為8mm、長度為25mm的接長杆，用一（yī）個（gè）M2.5內六（liù）角螺釘（dìng）橫向（xiàng）固定，連接到百分（fèn）表上（shàng）。加長杆的另一端（duān）加工成半徑為（wéi）4mm的圓弧，使螺杆和（hé）百分表的長（zhǎng）度（dù）大（dà）於> 140mm，調（diào）整外徑千分尺，測量範圍為125 ~ 150 mm，用百分表測量滾道直（zhí）徑時，刻度盤麵對操作者，測量弧頂的（de）最大值。千分表測（cè）得的最大值與校準值之差就是加工餘量。自製滾（gǔn）道直徑量具能準確測量實際加工的滾道直徑，為設計工（gōng）藝文件提供數據。

4.2滾道圓弧半徑的測量方法

滾道圓弧半徑為mm，在滾道槽底部放（fàng）置一個φ12.0mm的鋼球進（jìn）行測量。被測鋼球（qiú）與滾道側壁的間隙為α。當0.03mm ≤ α < 0.08mm時，判定滾道圓弧半徑合格，符合設計要求。

5結束語（yǔ）

通過分析回轉體薄壁金（jīn）屬零件的工藝（yì）特點和影（yǐng）響加工質量的（de）關鍵因素，闡述了通用車削夾具的缺陷，通過采（cǎi）用優化（huà）的裝（zhuāng）夾方案（àn）、刀具和車削參數（shù），提供了一套回轉體（tǐ）薄壁金屬零件的車削方案。實踐表（biǎo）明，該工藝方案適用於此類薄壁零件的加工，零件加工（gōng）合格率由55%提（tí）高到99.7%。