数控车床车削大直径薄壁零件方法探析

张亚刚

摘要：随着制造技术的不断进步，数控车床作为一种高精度、高效率的加工设备，在现代制造业中得到了广泛应用。然而，对于大直径薄壁零件的加工，仍存在着诸多挑战和难点，如加工过程中易产生震动、变形等问题，导致加工精度和表面质量难以保证。因此，如何提高大直径薄壁零件的加工效率和质量，成为了制造业领域亟待解决的难题之一。本文对数控车床车削大直径薄壁零件方法进行了探析，提出了以下观点，仅供参考。

关键词：数控车床；大直径薄壁零件；方法

引言：

数控车床是一种高效、精度高的机床，被广泛应用于各种行业中。它可以完成各种形状的车削、铣削、钻孔等加工操作。在加工大直径薄壁零件时，由于其工艺难度较高，需要采用特殊的方法来保证加工质量和效率，但也会给车削加工带来很大的困难。因此还需要不断进行深入的研究，推动技术的进步并拓展应用领域，从而使数控车床拥有良好的应用前景。

一、大直径薄壁零件概述

车削加工容易对薄壁零件造成振动和变形，因为这些零件结构不够坚固、强度较低，这种情况可能会影响加工精度和效率。而产生的振动和变形源于夹紧力和切削力不均匀，以及零件热变形等多种因素。为了解决这些问题，可以采用多种措施。首先，在设计和制作辅助夹具时，应考虑夹紧力的分布和传递方式，以保证零件夹紧牢固稳定。其次，应制定合理可行的加工工艺，避免过大的切削力和温度对薄壁零件造成的影响。在选择刀具和切削用量方面，要根据材料和零件的特点来选择最佳组合，以减少切削力和热量[1]。

二、 影响零件变形的主要因素

（一）受力变形

当工件壁薄时，夹紧力会引起变形，从而影响尺寸和形状的准确度。为了避免这种情况，需要采用合适的夹紧方法进行加工，以确保工件的精度和质量。

（二）受热变形

在切削加工过程中，由于工件材料特性和壁薄结构，产生大量热量，导致工件热变形使尺寸难以控制。这需要采取降温措施或者改进加工方式以减少热源。

三、零件变形的控制措施

（一）装夹方式

在加工工件时，夹紧方式是确保精度和质量的关键因素之一。常见的夹紧方式包括三点压紧和两端夹紧。三点压紧虽然会导致工件振动变形，但其引起的变形要比两端夹紧小得多，因此在需要高精度的加工任务中，三点压紧通常是首选的夹紧方式。除了夹紧方式外，辅助夹具的使用也可以帮助降低工件变形的风险。特别是在车外圆时，使用辅助夹具来撑内形面可以进一步稳定工件，提高其精度和质量。不过，为了确保夹具的有效性，其表面粗糙度Ra需要小于1.6um，以提供稳定支撑并避免误差的产生。尽管夹紧方式和辅助夹具都对加工精度和质量至关重要，但在实践中，操作员的技能和经验同样需要注意。例如，应避免过度紧固夹具或使用不当的工具，这些错误可能会导致夹具损坏、工件变形或其他问题。因此，在加工过程中，操作员需要根据工件的材料、形状和尺寸等因素，选择恰当的夹紧方式和辅助夹具，并确保操作规范、技能熟练，以确保加工质量和效率。[2]。

（二）切削参数

在机械加工中，车削是一种常用的加工方法，但在车削薄壁零件时，常会出现变形问题。这是由多种因素引起的，包括夹紧力、切削力、工件的弹性和塑性变形等。这些因素都会导致切削区域温度升高，从而产生热变形。为了避免薄壁零件车削时的变形问题，需要注意调整以下参数来控制切削力和温度。首先是背吃刀量，其指的是工具在与工件接触前沿位置后退的距离，对于粗加工可以采用较大的背吃刀量，以提高效率，但对于精加工则需要减小背吃刀量。其次是进给量，指的是每个切削齿切过工件时移动的距离，对于粗加工可以选择较大的进给量，而对于精加工则需要选择较小的进给量。当调整这些参数时，需要注意它们之间的相互影响。例如，增加切削速度可以降低温度和切削力，但也会使工具磨损更快。此外，夹紧力也是非常重要的因素之一，必须正确选择夹具并适当调整夹紧力大小，以充分固定工件并避免变形。

在机械加工过程中，要调整主轴转速和进给量倍率，来观察切削参数的变化以达到最佳的加工效果。若没有出现振动声音和振纹，则可以适当提高切削三要素的数值，以提高加工效率。需要注意的是，在加工过程中，应根据具体情况逐步调整加工参数，以免影响加工效率和精度[3]。

（三）刀具的选择

在机械加工中，选择合适的刀具和刀杆对于确保加工精度和效率至关重要。特别是在加工外圆时，需要仔细选择刀具以减小径向切削力、稳定切削过程并降低切削振动。为此，建议选择95°大主偏角的外圆机夹式车刀和80°菱形刀片，并在刀片上配备修光刃和选择TiN涂层刀片以提高耐用度。选择合适的刀杆类型对于加工过程非常重要，因为它直接影响到加工质量和效率。一般来说，矩形刀杆可以提供更高的刚度和更好的切削质量，因为它们有更大的横截面积，可以抵抗更大的弯曲力和扭转力。但是，在某些情况下（例如在加工圆形表面时），圆形刀杆可能更为适合，因为它们可以更容易地保持一定的切削角度。此外，在选择刀杆时还需要考虑其伸出长度，因为较长的刀杆可以提供更大的刚度，但也会增加切削振动的发生。因此，需要根据具体情况和要求进行选择，以找到最适合的刀杆类型和长度，从而实现更高效、更精确的加工。在车削内孔时，需要注意干涉问题，并选择断屑性能好的涂层刀片。此外，使用带有内冷却孔的刀杆和切削液可以控制温度、减少变形，并提高加工精度

[4]。

四、结束语

数控车削大直径薄壁件的加工方案已被证实可行。在加工过程中，除了采用上述分析的几种情况外，还可以使用一些辅助支撑、液塑芯轴等工装夹具，来减小加工中的变形。正确地安装和夹紧薄壁零件，对于解决车削薄壁零件非常关键。需要充分掌握这些技术，来确保加工质量。此外，为了进一步提高加工精度，还应注意机床和刀具的选择、切削参数的调整和刀具的磨损等问题。综上所述，有效的薄壁件数控车削，需要综合运用多种技术手段来保证加工质量和效率。

参考文献：

[1]段好运,卫锋,王华.薄壁零件车削加工策略[J].湖南工业职业技术学院学报,2022,22(01):1-4.

[2]彭卫生.薄壁零件的数控车削加工探讨[J].内燃机与配件,2022(05):103-105.

[3]戴东海.数控车削零件加工质量问题研究[J].内燃机与配件,2021(19):123-124.

[4]李婷.数控车削加工技术的应用特点及原则[J].造纸装备及材料,2020,49(06):112-114.