切削加工薄壁零件时容易出现变形

加工薄壁零件时容易变形，如何克服？

切削过程中，管道壁受切削力影响，容易变形，导致椭圆形或中间小、两边大的“腰”现象。

另外薄壁套管由于加工时散热性差，极易产生热变形，不易保证零件的加工质量。下图零件不仅装夹不方便，而且加工部位也难以加工，需要设计专用薄壁套管、护轴。

工艺分析

根据图纸提供的技术要求，工件采用无缝钢管进行加工，内孔和外壁的表面粗糙度为Ra1.6μm，用车削可达到，但内孔的圆柱度为0.03mm，对于薄壁零件来讲要求较高。在批量生产中，工艺路线大致为：下料—热处理—车端面—车外圆—车内孔—质检。

“内孔加工”工序是质量控制的关键。我们抛开外圆、薄壁套管就内孔切削就难保证0.03mm的圆柱。

车孔的关键技术

车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。增加内孔车刀的刚性，采取以下措施：

(1)尽量增加刀柄的截面积，通常内孔车刀的刀尖位于刀柄的上面，这样刀柄的截面积较少，还不到孔截面积的1/4，如下左图所示。若使内孔车刀的刀尖位于刀柄的中心线上，那么刀柄在孔中的截面积可大大地增加，如下右图所示。

(2)刀柄伸出长度尽能做到同加工工件长度长5-8mm，以增加车刀刀柄刚性，减小切削过程中的振动。

解决排屑问题

主要控制切削流出方向，粗车刀要求切屑流向待加工表面(前排屑)，为此采用正刃倾角的内孔车刀，如下图所示。

精车时，要求切屑流向向心倾前排屑(孔心排屑)，因此磨刀时要注意切削刃的磨削方向，要向前沿倾圆弧的排屑方法，如下图所示精车刀合金用YA6，目前的M类型，它的抗弯强度、耐磨、冲击韧度以及与钢的抗粘和温度都较好。

加工方法

加工前必须要做一件护轴。护轴主要目的：把车好的薄壁套内孔以原尺寸套住，用前后顶尖固定使它在不变形的情况下加工外圆，保持外圆加工质量、精度。所以，护轴的加工对加工薄壁套管的工序是关键环节。

加工护轴毛胚用45﹟碳结构圆钢;车端面、开两头B型顶尖孔，粗车外圆，留余量1mm。经热处理调质定形、再精车留0.2mm余量研磨。重新热处理碎火表面，硬度HRC50，再经外圆磨床磨成如下图所示，精度达要求，完工后待用。

(2)为能使工件一次性加工完毕，毛胚留夹位和切断余量。

(3)先把毛胚作热处理调质定形，硬度为HRC28-30(可加工范围的硬度)。

(4)车刀采用C620，首先把前顶尖放进主轴锥位固定，为防止夹薄壁套时的工件变形，增加一个开环厚套，如下图所示。

为保持批量生产，薄壁套管外圆的一头经加工为统一尺寸d，t的尺是轴向夹位，个薄壁套管压紧，提高车内孔时的质量，保持尺寸。考虑到有切削热产生，工件膨胀尺寸难掌握。需要浇注充分的切削液，减少工件的热变形。

(5)用自动定心三爪卡盘将工件夹牢，车端面，粗车内圆。留余量0.1-0.2mm精车，换上精车刀把要切削余量加工到护轴满过度配合和粗糙度的要求。卸下内孔车刀，插入护轴至前顶尖，用尾座顶尖按长度要求夹紧，换外圆车刀粗车外圆，再精车达图纸要求。经检验合格，用切断刀按长度要求尺寸切断。为使工件断开时的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整;护轴磨小的一段就是为了切断留有空隙而磨小，护轴为减少工件变形，防止振动，以及切断时掉下碰伤原故。

进行时效处理

对切削加工后的工件进行时效处理，能够有效消除或均化工件内部的残余应力，选择的时效方式不同，其成本、时间及效果也会有所不同。热时效工艺条件苛刻，如温度高低，时间长短，温度速率等很多因素，都会影响处理后的工件残余应力的消除效果，如果操作不好，就无法达到技术要求，造成工件存在变形、开裂隐患。

相比之下，北京翔博科技股份有限公司自主研发的模态宽频时效技术，采用高频率、低动应力振动加速零件的自然时效进程，使零件内部残余应力降低并达到稳定状态，对于减少应力集中降低开裂失效风险、提高零件的加工尺寸精度和尺寸稳定性具有积极作用。

模态宽频时效因其高频率、动应力低的特点，对零件本身基本不产生直接影响，能够应用于解决小型、轻型薄壁工件去应力难题，主要应用于航空、航天、兵器、交通、能源、电子、通信行业等领域。