浅谈薄壁工件的加工

薄壁类零件具有重量轻、惯性小、结构紧凑等特点，被广泛运用于精密制造，印刷，航空、军工等行业。但由于其刚性差、强度弱，结构受力形式复杂等，在制造加工的过程中极易发生变形、失稳和振动等问题，制造难度极大，特别是大长度的薄壁类零件的精密加工，一直是国际上公认的难题。百分百夹具机械设备（广州）有限公司，研发生产的薄壁类液胀夹具（按夹紧的位置，分内胀型和外胀型两种；按使用场合又分车床用，磨床用，滚齿机用，插齿机用，检测用等；按加压方式，分为手动拧紧加压和机床自动加压两种），能有效的提高加工精度，减少装夹过程中工件的变形，保证表面粗糙度，以及尺寸公差和形位公差，完美的解决薄壁类工件的加工难题

         （上面两个图是液胀型夹具工件原理示意图）
薄壁类零件的加工过程中，容易出现以下的问题：

1. 装夹变形：因工件壁薄，刚性差，强度相对不足，在夹压力的作用下容易产生变形。如果用三爪卡盘或者粘胶涨套，撑紧工件的内孔，或者抱紧工件的外圆后，工件在受力后，变成三角形或者多边形。加工完成后，松开卡盘或者涨套，薄壁工件失去外力作用，形状会发生变化，圆柱度得不到保证；
2. 切削震动：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度，形状、位置公差和表面粗糙度；
3.热变形： 因工件较薄，切削热会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制

4、摆动：轴的旋转产生的离心力，会使比较长的工件摆动。

（上面图1是薄壁零件，谐波减速机的柔轮；图2是撑内孔定位夹紧的外胀型液胀夹具；图3是抱 外圆定位夹紧的内胀型液胀夹具）
常用的解决方案有：

1、减小工装夹具的夹紧力，从而减小工件因夹紧力产生的变形；
2、合理选用刀具的几何参数，采用高刚性刀柄，加工时刀柄伸出的长度尽量的短，刀柄直径尽可能大等，以减少切削震动；

3、充分浇注切削液，通过浇注切削液，降低工件表面的切削温度，减少工件热变形；
4、在薄壁工件中，注入沙子，石蜡，水，或者低熔点合金等填充材料，提高工件的刚性，增加重量，以降低加工过程中的切削震动；这种不适合薄壁类工件的内孔加工；
5、采用轴向夹紧夹具。这种适合于短的薄壁类工件的加工，夹具的结构复杂，精度和产品的一致性一般，对于超薄的工件也不合用；

6、采用优化加工工艺，优化刀具形状，优化刀具的进刀方式和路线，降低工件的受力；

7、采用跟刀架，以降低较长的薄壁零件，转动后产生的摆动；

8、热处理去应力。

                （上图是装夹示意图）（上面两个图是液胀型夹具工件原理示意图）

百分百夹具机械设备（广州）有限公司生产的液胀型夹具，采用静压膨胀技术，在夹紧工件时，使工件沿圆周方向360度受力，工件受力均匀，在保证夹持力的同时，可以有效减少工件的变形量，保证工件的圆柱度（一般在3μm之内），及圆心的位置精度（一般在3μm之内）。并且，这类液胀夹具是定制的，夹具尺寸，可以做得比工件长一些，夹具其中的一头，直接固定在机床主轴上或者卡盘上，另一头用**顶住（长度较长的薄壁工件），以保证刚性，在整个加工过程中，工件在径向的变形量很小，避免工件因装夹产生的变形，因为有夹具支撑，几乎没有切削震动和因旋转产生的摆动，同时，夹具还能传导分散一部分因加工产生的热量。