薄壁零件密封圈的数控车削加工

GXF360 2017-12-21

展开全文

薄壁零件密封圈的数控车削加工

■中车戚墅堰机车有限公司（江苏常州 213011）彭国宏

摘要：密封圈是薄壁零件，刚性差，且有多个凹槽，在车削加工中容易引起变形，影响工件的尺寸精度和形位精度，如何减少零件变形，是保证其质量的关键。结合多年的加工经验，将薄壁零件密封圈的数控加工方法，进行简单归纳总结。

1. 薄壁零件密封圈的图样分析

密封圈材料45钢，粗加工后，进行热处理，硬度140～190HBW。密封圈小端面有两个宽7.5mm，一个宽10mm，深度都是25+0.025+0mm的槽，φ234.95+0.025+0mm的内孔，内孔和槽同轴度0.1mm，还有两个分别深10+0.058+0mm、19+0.084+0mm的阶梯台阶。大端面有φ342mm×1mm的台阶，6.5mm×18mm的大斜面，和φ378+0–0.23mm的大外圆。

2. 薄壁零件密封圈的加工方案分析

图1

密封圈如图1所示，有多个凹槽和台阶，在普通车床车削需多次装夹，多次换刀，生产准备时间长；而在数控车床加工，只需3次装夹，4把机夹刀，节省了装夹和换刀时间。6.5mm×18mm的大斜面在普通车床车削时，反复手摇进小滑板，效率不高，仅凭手感控制，表面质量不理想；而在数控车床自动车削，表面质量较好。因此数控车床车削有很大优势。

3. 防止薄壁零件密封圈装夹时变形

薄壁件在车削前的合理装夹，能有效防止因装夹不当而引起工件变形，是保证薄壁件加工质量的一项重要措施。

对工件定位基准、夹紧部位的选择和夹具夹紧工件的要求：①工件尽可能先用一个定位基准，在一次装夹中完成大部分车削工序。②选用刚度较强的部分作为定位基准和夹紧部位，避免在车削过程中受切削力和夹紧力的影响产生变形。③工件装在夹具上，检查工件定位基准和夹具上的定位面是否自由吻合，如不吻合则调整至其紧密吻合。

图2

根据以上要求和密封圈的加工精度要求，用硬卡爪撑在φ230mm内孔上，并和卡爪紧贴，保证准确定位，然后夹紧，如图2所示。夹紧力大小是引起零件变形的因素：卡爪夹得不紧，在车削时将导致零件松动影响加工；卡爪夹的太紧容易使零件变形，增加零件的几何误差，影响零件的加工质量。夹紧力的大小控制，采取半精车外圆φ378+0–0.23mm，半精车内孔φ234.4mm和3个端面槽夹紧些，压力调到98N，既能保证加工，又能控制变形；精车φ234.95+0.025+0mm的内孔时，夹松些，控制零件的变形，压力调到49N，由于内孔精度要求高，粗车后直接精车不能保证他的精度要求，在粗车和精车之间增加半精车，半精车内孔到φ234.45 mm，留0.5 mm精车，如图3所示。精车时，采用较大的主偏角，稍大的前角，较小刀尖圆弧半径的锋利车刀，吃刀力较小，使其变形逐步得到修正，且在精车之前，松开工件并转动一下使之恢复到自然状态，这种情况下进行车削（见图4），变形就减小到最小，加工的密封圈完全符合图样要求。

4. 切削用量对密封圈加工的影响

密封圈车削时的变形是多方面的，装夹工件的夹紧力，切削工件时产生的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区的温度升高而产生变形。所以切削力也是要考虑的，而切削力的大小和切削用量是密切相关的，切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度，合理选用三要素就能减少切削力，从而减少变形。根据密封圈图样加工要求，背吃刀量0.2～0.5mm，进给量0.1～0.2mm/r，切削速度150～250m/min。而且热处理有时硬度不均，精车时应尽量控制好转速和进给量，防止工件的振动，降低工件的表面粗糙度值。