由于電子信息技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的迅猛發(fā)展，目前數(shù)控機(jī)床能加工出各種高精密零件的零件，比如：細(xì)長(zhǎng)軸、曲軸、絲杠、薄壁、復(fù)雜腔體等零件。而其中的金屬薄壁類零件的加工具有典型性，由于它的特點(diǎn)，需要加工者精通加工工藝知識(shí)，比如：切削三要素、切削力、機(jī)床剛性、切削熱、夾具、刀具等多種因素。

海普瑞森高精度數(shù)控機(jī)床金屬薄壁零件加工樣件展示

　　1 金屬薄壁零件加工質(zhì)量受多種因素影響 

　　薄壁零件在加工時(shí)zui大的難點(diǎn)就是加工變形，在加工過(guò)程種有很多因素導(dǎo)致這個(gè)問(wèn)題的出現(xiàn)，下面做簡(jiǎn)單分析。 

　　（1）切削力。在零件加工過(guò)程中，一般采用的90°外圓車刀在粗加工時(shí)由于加工余量的問(wèn)題會(huì)引起較大的切削力、徑向和軸向切削力，這三種力可使工件產(chǎn)生圓度和同軸度方面的誤差。另外，零件加工中會(huì)出現(xiàn)加工殘余應(yīng)力，這是由于刀具在零件加工時(shí)發(fā)生的擠壓形成的，同時(shí)如果加工過(guò)程中排屑不通暢，也會(huì)造成前刀面和后面跟工件摩擦，切削力、軸向力、徑向力的合力以及工件殘余應(yīng)力很容易造成零件的變形。 

　?。?）切削熱。切削過(guò)程中的變形、摩擦所消耗的功轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。切削熱傳入刀具、切屑、工件和周圍介質(zhì)中，使他們溫度升高，引起工件和刀具的熱變形。切削熱通過(guò)對(duì)切削溫度的影響來(lái)影響切削過(guò)程，切削溫度的高低取決于產(chǎn)生熱量的多少及熱傳散的快慢，切削溫度對(duì)工件的熱變形影響很大。 

　?。?）機(jī)床性能、切削振動(dòng)。機(jī)床的剛度、機(jī)床夾具會(huì)直接影響薄壁零件的受力情況。工件與刀具之間也會(huì)由于機(jī)床剛度的原因發(fā)生強(qiáng)烈的相對(duì)振動(dòng)，這種振動(dòng)在薄壁零件加工時(shí)不僅影響表面粗糙度的增大或產(chǎn)生明顯的波紋。嚴(yán)重惡化了表面質(zhì)量和加工零件的形變。為了避免產(chǎn)生振動(dòng)，常常不得不降低切削用量，致使刀具和機(jī)床的性能得不到充分發(fā)揮，限制了生產(chǎn)率的提高。 

　?。?）刀具。刀具幾何角度對(duì)工件變形有顯著的影響，刀具的前角、后角、主偏角的大小直接影響加工力的大小。另外刀具材料的不同在加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削力的大小也不相同，薄壁零件加工中，刀具材料選擇較為關(guān)鍵。 

　?。?）零件材料。零件材料分為金屬材料和非金屬材料，脆性材料和塑性材料。不同的材料所適用的切削參數(shù)、切削刀具參數(shù)都是不一樣的。不同的零件材料對(duì)薄壁零件加工參數(shù)的選擇也不同。 

　　2 減小以上影響因素的措施 

　　在金屬薄壁零件加工過(guò)程中，出現(xiàn)了如此多的影響因素，加工者如何去改變這些因素對(duì)薄壁零件加工的影響呢？可以通過(guò)以下方式來(lái)解決這些問(wèn)題。 

　?。?）高速切削時(shí)熱量大部分被切屑帶走，只有少量的熱量傳入到工件。薄壁零件加工可以選用高速機(jī)床進(jìn)行，高速機(jī)床高速運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)零件的變形影響很小。在切削過(guò)程中，還可以通過(guò)判斷切屑的顏色來(lái)判斷熱量的大小?？梢酝ㄟ^(guò)選擇合理的切削參數(shù)、刀具角度、刀具壽命指標(biāo)來(lái)控制溫度。機(jī)床上充分而合理的冷卻液選擇也很重要，加工過(guò)程中，大量的熱量由冷卻液帶走，冷卻充分，熱量帶走充分，切削熱對(duì)薄壁零件的加工變形就會(huì)減小。 

　?。?）薄壁零件加工時(shí)外圓刀具的前角要大，這樣才能減少切削變形，加工硬化程度及深度，同時(shí)可抑制或消除積屑瘤，并使切削分力顯著下降，有利于消除振動(dòng)，從而減小表面變形。薄壁零件加工時(shí)，刀具的刃口要鋒利，除了采用較大前角外，還要有較大的主偏角，此時(shí)注意角度的合理性，不然會(huì)因?yàn)榈额^體積過(guò)小而影響刀具的強(qiáng)度和剛度，使熱量無(wú)法及時(shí)散出，影響工件產(chǎn)生變形。當(dāng)然，刀具角度的選擇同時(shí)要遵循工件的材料，機(jī)床剛性，自身材料的特點(diǎn)。 

　?。?）由于薄壁零件的加工難度隨著壁厚的減少而增大，為了避免振動(dòng)引起的加工變形，必須增加工藝系統(tǒng)的抗振性，增加工藝系統(tǒng)的剛度，對(duì)于減小振動(dòng)有很大的作用。比如可以利用薄壁零件的未加工表面，這部分由于存在較大的余量，可以形成很大的工藝支撐，例如：在加工薄壁類軸類零件時(shí)，可以將零件裝夾部分毛坯增長(zhǎng)，加工時(shí)用車刀從外部向內(nèi)部遞進(jìn)進(jìn)刀，從而降低徑向力對(duì)薄壁的壓力，由中間向周邊直至薄壁。如果孔的深度大，此時(shí)要先用小桿鏜刀先將孔鏜大，然后更換大刀桿的刀具進(jìn)行鏜切，這樣可以大大降低切削過(guò)程中的變形，更換大刀桿可以有效地降低加工過(guò)程中出現(xiàn)的振動(dòng)現(xiàn)象。 

　　（4）根據(jù)薄壁零件加工的影響因素，在裝夾工件時(shí)要格外注意，加工前的工藝分析應(yīng)該更多的考慮zui少裝夾次數(shù)為先，加工時(shí)一定要選擇裝夾點(diǎn)，在夾緊力的給力方面要恰到好處，既要能將工件牢固的加緊，又能不使工件產(chǎn)生變形。所以加工時(shí)能借助量具輔助裝夾。 

　　（5）通過(guò)設(shè)計(jì)輔助工藝工裝來(lái)加強(qiáng)薄壁零件的強(qiáng)度，對(duì)于薄壁套筒零件來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)圖紙要求先加工一根長(zhǎng)軸，長(zhǎng)軸的外徑尺寸要求能實(shí)現(xiàn)跟薄壁零件的間隙配合，薄壁零件在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，選擇較大余量的毛坯，先將孔徑做好，然后將預(yù)先做好的心軸插入其中，此時(shí)的薄壁已經(jīng)變成了實(shí)體零件，然后在加工薄壁零件的外圓部分，加工結(jié)束之后再將工藝心軸拔出。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，就無(wú)需考慮機(jī)床夾具夾緊力過(guò)大而使得薄壁零件發(fā)生變形，但是，這一方法的局限性就是以犧牲材料為代價(jià)。當(dāng)然，薄壁套類零件的加工不僅僅可以通過(guò)加工輔助心軸的方式，還可以通過(guò)填充的方式，比如：石蠟等，等零件加工結(jié)束后，再將石蠟融化去除，同時(shí)，石蠟還能重復(fù)利用，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。 

　?。?）可以通過(guò)分層次切削的方式來(lái)減少薄壁零件在加工中的變形。同樣以套類薄壁零件為例，在加工過(guò)程中可以通過(guò)輪流加工的方式來(lái)進(jìn)行加工，即在內(nèi)腔去除掉一定的余量后，在外圓部分去除同樣厚度的余量，這種加工方式的好處就是可以zui大減小零件的殘余應(yīng)力，零件殘余應(yīng)力能得到*釋放，隨之零件變形變小，零件質(zhì)量提高。 

　　當(dāng)然，薄壁零件的形狀豐富，不可能通過(guò)某一種具體的方法能解決這些問(wèn)題，還需要具體問(wèn)題具體分析，這樣才能使薄壁零件的加工更加“精密”。