薄壁套零件的外圓加工方法
2021-4-21 來源：青海重型機械制造有限公司機械加工分廠 作者： 劉學元 馮 嬌
摘要 : 通過在薄壁套內孔填充鋸末并注水膨脹的 創新方法來提高工藝剛性，解決了車削和磨削外圓時的 振動難題，為薄壁零件的外圓加工走出了一條新路。 薄壁套是機械加工中常遇到的難加工零件，我公司 通常采用車削和磨削兩種方法，均未達到設計圖樣要求。 為解決工藝難題，通過在薄壁套內孔填充鋸末并注水膨 脹的創新方法，提高了薄壁套的工藝剛性和加工精度， 可滿足圖樣技術要求。
1. 薄壁套結構和精度要求
加工如圖 1 所示兩種尺寸的薄壁套零件，材料為 27SiMn 鋼。
圖 1 薄壁套結構和尺寸
2. 薄壁套加工工藝
工件一的加工工藝路線為 : 下料→粗車→半精車→萬能磨→精 車→終檢。工件二的加工工藝路線為 : 下 料→調質粗車→半精車→終檢。 工件的加工特點為 : 1）工件表面的加工分為粗、半精和 精加工，加工時采用試切法以內孔、外 圓互為基準，反復進行加工。最后以內 孔為基準加工外圓，達到圖樣技術要求。 2）加工外圓采用工藝心軸，結構如 圖 2 所示。
3. 操作方法
具體加工操作方法如下。 1）調整機床精度達到工藝要求。 2）工件一加工過程 : 首先將工件內 孔加工至尺寸要求，外圓按壁厚適當留 量 ; 然后將心軸穿入孔內，填滿鋸末壓實， 找正注水后，待鋸末膨脹，精車外圓至 圖樣尺寸要求，如圖 3 所示。 3）工件二加工過程 : 將工件一端 車成止口，止口與法蘭盤配合間隙過盈 0.008~0.012mm，在工件卡頭部位內 孔、外圓處分別切 4mm×2mm 卸荷槽， 卸下工件，裝上法蘭盤 7，使工件卡頭部位成為實體狀態。工件裝夾如圖 4 所示，將內孔車至尺 寸要求，外圓按壁厚適當留量，將心軸桿裝入孔內擰緊， 填滿鋸末壓實注水，待鋸末膨脹后，精車外圓至尺寸要求。 產品檢測結果見表 1。
圖 2 工藝心軸
1－注水口堵頭 2 －心軸體 3、7－法蘭盤 4、6 －密封圈 5 －工件 8 －墊圈 9 －球墊圈 10 －螺母 11－出水口堵頭
圖 3 工件一加工示意
圖 4 工件二裝夾示意
4. 填加鋸末注水膨脹法的定性分析
工藝試驗檢測結果證明，填加鋸末注水膨脹法所加 工的薄壁零件完全能滿足設計圖樣的技術要求，證明此 方法可行。填加鋸末法是根據鋸末吸水后膨脹的原理， 使零件內孔與外圓成為一體，從而減小零件在加工過程 中的變形。鋸末洗濕后膨脹率參照木材膨脹率來類推， 其纖維達到飽和點時膨脹率最大，如圖 5 所示。
由圖 5 可知，木材體積膨脹率最大， 鋸末膨脹率近似于木材體積膨脹率。利 用鋸末吸濕后膨脹這一原理，在零件加 工中起到了良好的效果。
圖 5 木材含水膨脹率
1－順紋 2 －徑向 3 －弦向 4 －體積膨脹
鋸末裝入零件孔內壓實注水后，鋸 末膨脹受零件及心軸的約束，由于膨脹 力作用在零件內壁上，形成兩個分力， 即軸向力和徑向力，在這兩個力的作用 下，零件基本成實體狀態。徑向力在車 削加工過程中可以減小 Py 力的作用，軸 向力可以減小車削過程中 Px 力的作用。 另一方面，注水明顯降低了切削熱對工 件變形的影響。薄壁套外圓加工完畢后， 應打開注水口，卸載內孔壓力后，再拆卸 工件，清洗薄壁套內孔，鋸末曬干后可 以重復使用。
5. 結語
通過對薄壁套孔內裝入鋸末壓實注 水的工藝試驗，為薄壁套的加工探索出 一種切實可行的加工工藝方法。填鋸末 注水膨脹法對于單件小批量生產尤其經 濟實用。
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