薄壁细长缸筒壁厚差值控制_李金喜.pdf

2023年 第2期 冷加工40工艺方案Technique Solution薄壁细长缸筒壁厚差值控制李金喜，郭勇良，张鹏飞山西航天清华装备有限责任公司山西长治046012摘要：以薄壁细长缸筒类零件为例，针对生产加工中壁厚差值控制存在的装夹和定位问题，探索新的加工流程，创新性地采用组合工艺加工方法，提高产品加工的稳定性，可为类似零件的壁厚差值控制提供借鉴与 参考。关键词：薄壁；细长缸筒；切削；微变形；壁厚差值；控制1 序言在机械加工中，有时会遇到对薄壁细长缸筒类零件的壁厚差值有一定的精度要求，此时，如何装夹、定位以及选择合适的切削用量和稳定的生产工艺显得非常重要，尤其是当壁厚差值要求较高（0.10.2mm）时，由于会产生切削微变形1，所以加工难度较大。某薄壁细长缸筒类零件加工成形后，要求进行60MPa压力测试，打压试验时长3min后，外圆变形量0.04mm（打压试验全程采用千分表进行多处动态检测）。零件材质为中碳调质钢，热处理后无损检测硬度为220HBW，其长度为1400mm，直径最大为60mm。产品壁厚值3mm要求：在任意5个截面、4个方向、20个测量点上，最大壁厚差值00.2mm，最小壁厚差值00.1mm。其外圆轮廓分布有其他螺纹及凹槽结构，外表面圆度要求0.025mm，内孔要求表面粗糙度值Ra=0.4m，外圆轮廓各部与内孔基准直线度0.1mm。2 定位基准的确定在细长缸筒类零件加工过程中，弯曲变形会直接导致壁厚差值增大，不符合产品要求。须通过反复试验和误差值对比分析，掌握其变化规律，采取相应的措施以减小加工误差，提高加工精度。首先对薄壁细长缸筒零件进行外圆和内孔的粗加工和半精加工，然后将内孔作为壁厚差值控制的第一基准（内孔留精加工余量0.05mm），再对外圆进行精加工并控制产品壁厚差值。在精加工过程中，为防止由于离心力的作用使产品出现弯曲变形、共振的现象2，经过多次探讨试加工，摒弃传统的一夹一顶装夹加工方式，创新性地采用分段式两端加工（见图1）方法，分化产品弯曲变形量（见图2），控制零件外圆加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。两端加工都采用一夹一顶装夹，考虑到细长薄壁缸筒类零件刚性差、强度弱，在外圆精加工中极易出现弯曲变形和共振现象，故自制专用工装（活动式橡胶衬套），精加工前塞入工件内孔，增加产品整体加工刚性。利用双晶直探头壁厚探测仪检测各个断面的数值，通过实际测量值结合百分表找正的方式，合理调试单动卡盘中心，确保待加工外圆与内孔的同轴度符合要求。对于弯曲变形量大于壁厚差值的产品，需配合压力校形装置进行校直基准，以保证各个断面四个方向壁厚差值在要求范围内。在外圆壁厚差值符合要求的前提下，完成两端外圆的图1分段式两端加工2023年 第2期 冷加工41工艺方案Technique Solution精加工，整体校直，并确定为最终的加工基准，以此基准完成内孔、凹槽及螺纹等其余轮廓的精加工。图2分化产品弯曲变形量3 刀具及切削用量的选用薄壁细长缸筒类零件加工中，选择适合的刀具几何角度和背吃刀量，对于控制加工中产生的弯曲、共振和热变形3都至关重要。通过大量实践证明，优先选用V形物理涂层刀具并反向加工，前角一般选用515，降低切削功率；刀尖圆弧半径选用0.4mm，提高刀具锋利程度，减小切削力；背吃刀量为0.51.2mm，避免发生共振现象；主轴转速（主轴4070mm时）建议选用300400r/min。不同产品切削用量的选择没有统一的标准，应根据机床和刀具状况，并结合实际加工经验来确定具体数值。要兼顾主轴转速、背吃刀量及进给速度三要素4，满足加工表面的尺寸精度和表面粗糙度要求，从而达到最优切削效果。切削用量是细长类零件的重要加工参数，直接影响产品质量、加工效率和生产成本。采用合理的切削用量，能够充分利用刀具的切削性能和机床动力性能，在保证质量的前提下，提高加工效率，降低生产成本。4 结束语本文以薄壁细长缸筒为例，针对壁厚差值控制中存在的装夹和定位问题，制定控制壁厚差值的具体措施。通过选择合理的切削用量和稳定的工艺路线，采用适合的涂层刀具分段式两端反向高速加工、配合制作专用工装等方法，达到了增强工件刚性、分化弯曲变形及减少加工误差的目的，提高了产品加工精度和加工效率。参考文献：1 包善斐，张文国，于骏一，等.机械加工振动的预报控制新方法J.科学通报，1992（4）：373-375.2 张琳，李海宁.机械加工工艺系统动刚度加工精度误差递减规律J.机械设计与制造，2004（6）：75-76.3 朱政红，张春伟.影响机械加工精度的几种因素J.组合机床与自动化加工技术，2008（11）：76-82，85.4 李曦，袁军堂，汪振华，等.基于Rayleigh-Ritz法的钛合金薄壁件非均匀余量加工变形控制研究J.中国机械工程，2020，31（11）：1378-1385.20221102为传承老一辈工匠的优良传统，彰显新时代工匠的拼搏精神，金属加工（冷加工）开设“工匠故事”栏目，文章内容以倡导和弘扬“工匠精神”为主题，以解决生产技术难题为主线，言之有物、物为所用，用多种形式来呈现和讲述创新技艺、传承工匠精神的匠心故事。（1）报道对象 在生产实践中作出突出贡献的高级技师、技能大师、劳模、技术大咖等均可为主要报道对象，可以写自己或写别人，以解决技术难题为主线。（2）主要内容 以融入技术的多种形式，记录那些具有倡导和弘扬“工匠精神”的行业人物 金属加工（冷加工）“工匠故事”栏目征稿及故事，突出言之有物、物为所用，以利传承与 激励。（3）栏目格式 具体栏目格式请扫描二维码查看。（4）投稿网址 http:/（5）栏目联系 曹胜玉 13683585307（同微信）