如何克服变形？数控車(chē)削加工石墨制品薄壁零件的技巧

▌ 工艺分(fēn)析

根据图样提供的技术要求，工件采用(yòng)无缝钢管进行加工，内孔和外壁的表面粗糙度為(wèi)Ra1.6μm，用(yòng)車(chē)削可(kě)达到，但内孔的圆柱度為(wèi)0.03mm，对于石墨制品薄壁零件来讲要求较高。在批量生产中，工艺路線(xiàn)大致為(wèi)：下料——热处理(lǐ)——車(chē)端面——車(chē)外圆——車(chē)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来说就难保证0.03mm的圆柱。

▌ 車(chē)孔的关键技术

車(chē)孔的关键技术是解决内孔車(chē)刀(dāo)的刚性和排屑问题。增加内孔車(chē)刀(dāo)的刚性，采取以下措施：

（1）尽量增加刀(dāo)柄的截面积，通常内孔車(chē)刀(dāo)的刀(dāo)尖位于刀(dāo)柄的上面，这样刀(dāo)柄的截面积较少，还不到孔截面积的1/4，如下左图所示。若使内孔車(chē)刀(dāo)的刀(dāo)尖位于刀(dāo)柄的中心線(xiàn)上，那么刀(dāo)柄在孔中的截面积可(kě)大大地增加，如下右图所示。

（2）刀(dāo)柄伸出長(cháng)度尽可(kě)能(néng)做到比加工工件長(cháng)度長(cháng)5~8mm，以增加車(chē)刀(dāo)刀(dāo)柄刚性，减小(xiǎo)切削过程中的振动。

▌ 解决排屑问题

主要控制切削流出方向，粗車(chē)刀(dāo)要求切屑流向待加工表面（前排屑），為(wèi)此采用(yòng)正刃倾角的内孔車(chē)刀(dāo)，如下图所示。

精車(chē)时，要求切屑流向向心倾前排屑（孔心排屑），因此磨刀(dāo)时要注意切削刃的磨削方向，要向前沿倾圆弧的排屑方法，如下图所示精車(chē)刀(dāo)合金用(yòng)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。

刃磨时前角磨以圆弧状角度10°-15°，后角根据加工圆弧离壁0.5-0.8mm（刀(dāo)具底線(xiàn)顺弧度），c切削刃角k向為(wèi)§0.5-1為(wèi)沿切屑刃B点修光刃為(wèi)R1-R1.5，副后角磨成7°-8°為(wèi)适，E内刃的A-A点磨成圆向外排屑。

▌ 加工方法

（1）加工前必须要做一件护轴。护轴主要目的：把車(chē)好的薄壁套内孔以原尺寸套住，用(yòng)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(yòng)45﹟碳结构圆钢；車(chē)端面、开两头B型顶尖孔，粗車(chē)外圆，留余量1mm。经热处理(lǐ)调质定形、再精車(chē)留0.2mm余量研磨。重新(xīn)热处理(lǐ)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(yòng)。

（2）為(wèi)能(néng)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(lǐ)调质定形，硬度為(wèi)HRC28-30（可(kě)加工范围的硬度）。

（4）車(chē)刀(dāo)采用(yòng)C620，首先把前顶尖放进主轴锥位固定，為(wèi)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。

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

（5）用(yòng)自动定心三爪卡盘将工件夹牢，車(chē)端面，粗車(chē)内圆。留余量0.1-0.2mm精車(chē)，换上精車(chē)刀(dāo)把要切削余量加工到护轴满过度配合和粗糙度的要求。卸下内孔車(chē)刀(dāo)，插入护轴至前顶尖，用(yòng)尾座顶尖按長(cháng)度要求夹紧，换外圆車(chē)刀(dāo)粗車(chē)外圆，再精車(chē)达图样要求。经检验合格，用(yòng)切断刀(dāo)按長(cháng)度要求尺寸切断。為(wèi)使工件断开时的切口平整，刀(dāo)刃口要斜磨，使工件端面平整；护轴磨小(xiǎo)的一段就是為(wèi)了切断留有(yǒu)空隙而磨小(xiǎo)，护轴為(wèi)减少工件变形，防止振动，以及切断时掉下碰伤原故。

▌ 结论

以上方法加工石墨制品薄壁套管，解决了变形或造成尺寸误差和形状误差而达不到要求的问题，实践证明加工效率较高，易于操作，并且适合加工较長(cháng)的石墨制品薄壁零件，尺寸易掌握，一次性完工，批量生产也较实际。

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