薄壁零件加工变形的分析

２１ ０ ０年 第 ３期
机 械 工 程 与 自 动 化
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生 的切 削应 力 可 以通 过对 零件 的热处 理进 行彻 底 的消
除 ；零 件在 精加 工 时就要 选择 小 的切 削 深度 和小 的进 给 量 。另外 ，应 使用 几何 参数 正 确 的刀具 ，这 样 可 以 减 小切 削力对 零 件 的影 响 。如 果 切削 功率 不变 ，增 大 切 削速度 也 能减小 切 削力 ，但 切 削速度 提 高后 ，摩擦 热 大量积 聚 在切 削底 层 ，使切 削 温度提 高 ，故 切削 速 度不 能 提得 太高 。
薄壁 零件 加 工 变形 的分 析
韩 啸
（ 原 重 工 油 膜 轴 承 分 公 司 ， 山 西 太原 太 ００２） ３ ０ ４
摘 要 ： 过 对 轧机 油膜 轴 承 衬 套 实 际加 工 案 例 的 分 析 ， 出 了影 响 薄 壁 零件 加 工 质量 的 ３个 主 要 因素 ，即夹 紧 通 指
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工 件
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拉紧力位置＼
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胎 具
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零 件在 车床加 工时 ，一般 采用 四爪卡 盘卡 紧 ，零 件 受径 向力 作用 。 了在 加工 过程 中不使零 件松 动 ， 为 夹
计 了专 用 的胎 具 ， 以前靠 径 向力 卡紧工 件的方 式 ， 将 改 为径 向力卡 紧胎具 ，同时垂 直轴 向拉紧 工件 ，工 件夹
紧示 意 图见 图 １ 。这样 工件 在 加工 过程 中就 不再 承受
径 向力 ，从而 解决 了 由装 卡 引起 的工件 变形 问题 。
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零 件 的尺寸 精度 、 何精 度和 表面粗 糙度都 要求 较高 ， 几
尺寸公 差＜ Ｏ ０ ． ５ｍｍ， 同轴度 ＜Ｏ ０ ． ２ｍｍ， 表面 粗糙度 Ｒ ＜ Ｏ８ ａ ． ｍ， 这更增 加 了该零 件 的加 工难 度 。为 了解 决 产 品加工 质量 问题 ，本 文分 析 了影 响零 件变形 的几 个 主要 因素 ，并提 出 了相 应 的对策 。 １ 夹 紧力 对工件 加工 精度 的影响
图 １ 工 件 夹 紧 示 意 图
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２ 切 削力对 工件 加工 精度 的影 响
在 切削 加工 时 ，使 零件 产生 变形 的力 主要 是径 向 切 削 力 ，零 件在 加工 中所受 径 向切削力 的大 小与所 用 的刀具 及车 削用量 等有 直接关 系 。应尽 可能选 择 主偏 角 大 的刀具 ， 主偏角 为 ９。 但 Ｏ 的刀最 好 不要选用 ， 因为 主偏 角为 ９。 Ｏ 的车 刀在 切削 过程 中虽 然径 向切 削分 力 几 乎 为零 ，但这 种刀极 易产 生扎 刀现 象 ，刀 具 的主偏
薄壁零 件机械 加工 的变形 问题 ，多少 年来 一直 困 扰 着机 械加 工行业 ，是 比较难 以解决 的课题 。太 重油 膜 轴 承分公 司生产 的轧机 油膜轴 承 的主要零 件衬 套就 属于 薄壁零 件 中的一种 ，此零 件壁厚 与孔 径 的 比值约 为 １： ０ 由于衬套在 轴承 中所起 的作用 ， 计 要求其 ３。 设 内孔采 用柔 软 、耐 磨性强 的材 料—— 巴氏合 金 ，外 圆 采用 １ Ｍｎ或 ２ ６ Ｏ钢 ， 因此该零 件 的刚性很 差 ； 是此 但
力 、 切 削 力和 切 削热 ，并 提 出 了解 决 的 办 法 。 关键 词 ： 薄壁 零件 ；加 工 变 形 ；油 膜 轴 承 衬 套 ； 夹 紧 力 ；切 削力 ；切 削热
中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ ． Ｈ１ １ １ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
０ 引 言
决 这个 问题 的办法 ，即改变零 件原 始 的装 卡方式 。从 热处理 后 的精 车开 始 ，就设法 在 以后每 道工序 的装卡 时使 零 件尽 可能地不 承受 径 向力 。为此 为每道工 序设
紧力必 须大 于切削 力 ，当切 削力增 大时 ，夹紧 力也必
须 增加 ，如 此车 出的零件 在 卡爪 松开 后 ，零 件 的几何 形 状 已完全 不 同于 在机床 上加 工时 的形状 ，而呈 椭 圆 形 甚 至多边 形 。虽 然粗 加工产 生 的变形及应 力 可通过
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第 ３期 （ 第 １ ０ ） 总 ６期
２１ ０ ０年 ６ 月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＡＬ ＥＮＧＩ Ｃ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵ ＴＯＭ ＡＴ１ ０Ｎ
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文 章编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ — １ ４０ １ ７—４ ３ ２ １ ） ３０９ —２
角 最好 为４ 。 ５ 。 削用量 按 以下原 则选择 ： ５～７ 。 切 粗加 工
对 零件 的热 处理来 消 除 ，但 因为精 车时 的零件装 卡方
式 仍然 与粗加 工相 同 ，所 以精 车时零 件 的加工 变形仍
然 要 留到精加 工 、磨削加 工 。磨 削加 工 时是 以精 车后 变 形 的基准 面为基 准 ，另 外在磨 削加 工过 程 中还会产 生新 的变形 ，这样 等到 镗床加 工 内孔 时 又以磨 削 的基 准 面作定 位 ，最终 精镗 出 内孑 。可想 而知 ，这样 的加 Ｌ 工 方法使 得零 件根 本无法 满足 图纸 的几何精 度 和尺寸
时切 削用量 可 以选 得大 些 ，尽可 能快 地把多余 的量 加 工 掉 ，尽 量使 工序 问 的切 削余 量 最少 ，因为粗 加工 产
精度 的要 求 。经过 多年 的试验及 探索 ，我们 找 到 了解
收 稿 日期 ：２ ０ 一Ｏ２ ；修 回 日期 ：２ ｌ 一３ｌ ０ ９ｌ 一７ Ｏ Ｏ０ 一Ｏ 作 者 简 介 ：韩 啸 （９ ７） 女 ， 西 文水 人 ， 程 师 ， 读 硕 士研 究 生 。 １７一， 山 工 在