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不锈钢薄壁件加工

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  深圳铝件加工哪家好?首选深圳市大阪科技有限公司,大阪科技一直专注从事于五金制造与加工!以下是不锈钢薄壁件加工的相关内容介绍:小薄壁套类零件在仪表、办公以及其他小型设备中应用广泛。其加工难度大,主要原因是在装夹和机加工过程中容易产生多种变形。本文对其变形的主要原因进行了分析并提出了解决方案,在其夹具的设计中采用了气压和弹性橡胶,有效地解决了装夹变形的问题。对其他小薄壁套类零件夹具的设计有一定的示范意义。


  1、图样分析


  解决加工薄壁零件过程中变形的方法


  如图1所示,典型小薄壁结构零件。材料为Y1Cr17(GB/T1220)不锈钢,棒料毛坏。批量生产。从零件图样要求及材料来看,加工此零件的难度是很大的。金属加工微信,内容不错,值得关注。壁厚最薄1mm。加工材料为Y1Cr17(GB/T1220)不锈钢,难切削。内径尺寸为10~12mm,公差只有0.01~0.02mm。外径为14~13mm,公差只有0.02mm。两端内孔对称,各有一图1工件个0.5×0.1mm的内沟槽。几处倒角很小0.15~0.25mm。该件壁薄易变形、精度高、结构小、难加工、材料难切削。


  2、工艺分析


  壁薄是该零件的突出特点。为更好地分析加工工艺过程,要首先分析一下影响薄壁零件加工精度的因素。薄壁零件在夹紧力和切削力的作用下,容易产生变形、振动,影响工件车削精度。由于壁薄工件热容量小,易引起热变形,工件尺寸不易掌握。


  (1)受热变形:因工件较薄,热容量小,传导慢,在切削热的作用下,工件温度较高,会引起工件热变形,使工件尺寸难于控制。


  减小切削热的措施:减小切削力,车削时需注意控制切削温度的升高,首先通过减小切削变形(切削力)来减少切削热的产生,同时增大刀尖部分的散热面积以及使用充分的冷却润滑液等途径,将切削热及时传散。切削液应选用抗粘结冷却性好的切削液,如含硫、氯等极压添加剂的乳化液;切削液的的供给必须充分。


  (2)振动变形:在切削力(特别是径向切削力)的作用下,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。


  径向切削力位于水平面内,垂直于纵向走刀方向,刀具和工件之间的抗力,使工件发生弯曲。由于壁薄背吃刀量小,在切屑断裂时,刀尖与工件间的抗力是间歇变化的,从而使工件乃至刀具产生振动。


  减小振动变形的措施:选用刚性好,功率足够大的机床。同时尽可能提高刀具及工件的刚度,如尽可能增大刀杆截面积,减少刀具的悬伸长度等。


  (3)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。若用自动定心卡盘装夹薄壁件,零件在三个卡爪夹紧力的作用下,产生变形,造成零件的圆度误差。如果减小夹紧力,在车削时有可能使零件松动而报废。夹紧力的大小,通常采取粗车时夹紧些,精车时夹松些,以控制零件的变形。


  为减小壁薄工件的受力变形,常采用开口过渡环或增大卡爪与工件的接触面积的方法。这种方法适用于壁不是太薄且便于内外结构加工的工件。工件由径向夹紧改为轴向夹紧,是薄壁套筒工件常用的方法之一。金属加工微信,内容不错,值得关注。虽然这种方法使工件产生变形很小,但每加工一个零件都要用螺母锁紧,增加了装夹辅助时间和操作者的劳动强度,降低了生产效率,不能够适应大批量生产的要求,特别是在数控车床上大批量生产类似图1所示的薄壁零件。


  要解决该零件加工变形及生产效率问题,必须设计专用夹具。


  加工工艺过程如下:


  工序一:夹棒料,95mm钻头钻孔,粗车内孔→粗、精车端面至要求→粗车外圆→半精车外形→精车外形至尺寸,切断。


  工序二:专用夹具装夹,半精车切断端内孔及端面至尺寸→车内槽。调头,半精车另一端内孔至尺寸→车内槽。


  3、专用夹具设计


  设计如图2所示,壁薄零件形腔加工专用夹具。


  通过以上工艺分析知:壁薄零件形腔的加工需用专用夹具。


  (1)专用夹具的设计。


  定位基准的选择:该工件在前一工序中内孔已钻、外形除切断端的一个倒角外其余已加工至要求。选择(143±0009)mm外圆为径向基准、已加工好的左端面为轴向基准。


  夹紧方式的选择:该零件壁厚仅有1mm左右,切削量不能太大,切削力、夹紧力也不能太大,可采用气压弹性橡胶专用夹具。


  图2为该夹具的装配图。联接盘与机床主轴相连,结构形式视实际情况而定。密封垫除起到密封压缩空气的作用外,中间20mm的孔与回转气动装置中的压缩空气管相连,压缩空气通过三个对称分布的导气孔作用到弹性橡胶套上,由弹性橡胶套的变形把工件夹紧。夹爪定位孔是当夹具与机床安装好后配作的。


  解决加工薄壁零件过程中变形的方法


  (2)主要零件夹爪的零件如图3所示。


  解决加工薄壁零件过程中变形的方法


  4、刀具及切削用量的选择


  采用该气压弹性专用夹具在微型精密数控车床上加工该工件,有效解决了装夹变形和生产效率问题。但要想对该类工件进行正常地加工,还必须合理地选用刀具材料、参数以及切削用量。


  (1)刀具材料、参数的选择:图1所示,典型壁薄工件材料牌号为Y1Cr17,属铁素体类易切不锈钢。该不锈钢具有易切结构钢的切削性能,同时也具有优质结构钢的力学性能,生产中应用广泛。通常加工该材料所用的钻头、丝锥之类复杂定型刀具多用新型高速钢材料,如W12Cr4V4Mo、W12Cr4V5Co5(T15)及W9Cr4V5Co3等。内外圆车刀可选用YG类、YW1、YW2、YH1及YH2等常用牌号的硬质合金。金属加工微信,内容不错,值得关注。为使刀具锋利减小切削力,切削不锈钢材料的刀具前角应尽可能取大值,特别是加工小型壁薄工件。一般前角为12°~30°。为保证足够的刀具强度,后角不宜过大,粗车为6°~10°,精车为10°~20°。


  在批量生产中为保证加工质量和生产效率,常选用性能更高专为精密微型工件加工设计的刀具,如:超微粒硬质合金PVD涂层刀具和金属陶瓷类PVD涂层刀具等。


  (2)切削用量的选择:为保证其加工精度和表面质量一般选用较小的背吃刀量、进给量和较大的切削速度。粗车外圆背吃刀量取0.3~0.5mm,内孔取0.2~0.3mm;精车内、外圆背吃刀量取0.1~0.15mm;粗、精车进给量取0.02~0.05mm/r,切槽、切断取0.02mm/r,钻孔时取0.07mm/r。用超微粒硬质合金和金属陶瓷类PVD涂层刀具切削Y1Cr17不锈钢的切削速度可达295m/min以上,.加工较小尺寸工件时,一般在机床回转性能许可的前提下,尽可能选用较高的转速。范例中钻孔选1200r/min、粗精车内外圆选用3000r/min、切断选用2000r/min。


  此外,加工壁薄工件时一般选择以冷却润滑为主的切削液。如下几种:硫化油、硫化豆油,煤油加油酸或植物油、四氯化碳加矿物油及乳化液等。

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