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如何应对薄壁类零件加工过程中出现的变形

文章出处:常见问题 责任编辑:kefu 发表时间:2023-3-28

薄壁工件因为具有重量轻、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。薄壁工件自身刚性很差,在装夹和加工中极易出现变形,加之刀具和切削用量选择不当,机床、夹具等刚性不足,都可能引起加工时的振动。

薄壁零件的加工问题,一直是较难解决的。薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工,为此要对工件的装夹、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,但归纳直来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。

(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。

那么怎么去解决这些问题呢?

1、利用零件的整体刚性加工薄壁零件

随着零件壁厚的减小,其刚性降低,加工变形增大。因此,在切削过程中,尽可能地利用零件的未加工部分,作为正在切削部分的支撑,使切削过程处在刚性较佳的状态。如:腔内有腹板的腔体类零件,加工时,铣刀从毛坯中间位置以螺旋线方式下刀以减少垂直分力对腹板的压力,在深度方向铣到尺寸,再从中间向四周扩展至侧壁。内腔深度较大时,按如上方法分多层加工。该方法能有效地降低切削变形及其影响,降低了由于刚性降低而可能发生的切削振动。

2、采用辅助支撑

对于薄壁结构的腔类零件加工,关键问题就是要解决由于装夹力引起的变形。为此,可通过在腔内加膜胎(橡胶膜胎或硬膜胎),以提高零件的刚性,抑制零件的加工变形;或采用石蜡、低熔点合金填充法等工艺方法,加强支撑.进而达到减小变形、提高精度的目的。

3、设计工艺加强筋,提高刚性对于薄壁零件,增加工艺筋条,以加强刚性,是工艺设计常用的手段之一。

4、对称分层铣削,让应力均匀释放

毛坯初始残余应力对称释放,可以有效减小零件的加工变形。对厚度两面需进行加工的板类零件,采用上下两面去除余量均等的原则,进行轮流加工,即在上平面去除δ余量,然

后翻面,将另一面也去除δ余量。加工时采用余量依次递减的原则,轮流的次数越多,其应力释放越彻底,工件加工后变形越小。

5、刀具下刀方式的优化

刀具下刀方式对零件的加工变形有直接的影响。如垂直进刀方式,对腹板有向下的压力,会引起腹板的弯曲变形;而水平进刀方式,对侧壁有挤压作用,在刀具刚性不足时造成让

刀,从而影响加工精度。

6、采用数控加工

随着数控机床的普及应用,许多控制薄壁零件变形的措施得以用程序固化,避免了因操作者的不同而出现质量差异的情况。对精度较高的薄壁零件,可以采用数控高速加工的方式控制变形。同时切削热在第一时间被迅速带走,使工件表面基本保持在室温状态,从而排除了因加工而导致的零件变形。

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