巧用輔助支撐解決薄壁零件的加工難題

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零件加工過程分析

加工零件如圖1所示，加工部位如圖2所示，材料為無氧鋯銅，加工設(shè)備為數(shù)控車床。根據(jù)工藝安排，目前零件的外形已經(jīng)進(jìn)行了粗加工（均留有余量），左端內(nèi)形已加工完成，本工序加工右端內(nèi)形，采用單動卡盤夾緊左端外圓面，為防止裝夾變形，工件左端內(nèi)形裝有與其配合的心軸（見圖3）。加工過程中由于零件材料質(zhì)軟、塑性大，加工時(shí)粘刀、不易排屑，導(dǎo)致切削抗力大，零件懸伸長且大頭在外，再加之零件壁薄、剛性差，加工振顫嚴(yán)重，表面粗糙度極差，尺寸公差無法保證。經(jīng)過對此問題的分析，試圖通過優(yōu)化切削參數(shù)和改變刀具角度的方法來解決，但經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，振顫減弱了，表面粗糙度有所好轉(zhuǎn)，但還是無法達(dá)到工藝要求。圖1

零件圖2零件軸測圖3心軸針對上述問題進(jìn)行深入的研究分析，考慮在外部加裝輔助支撐來提高零件的強(qiáng)度，以解決該問題，隨便找來四根木棍利用四爪和零件右端外圓錐面做支撐點(diǎn)，中間用鐵絲捆綁，做個簡易支撐，再進(jìn)行切削加工，發(fā)現(xiàn)在支撐點(diǎn)處振顫紋路消失了，沒有支撐的地方還有振顫紋路，這說明支撐起作用了，再次進(jìn)行分析，由于簡易支撐與零件外錐面是點(diǎn)接觸，且木棍本身不規(guī)整，考慮是接觸面不夠，因此對木棍進(jìn)行光整加工，為了增大支撐接觸面積，采用了分體結(jié)構(gòu)，支撐梁和接觸塊之間用銷軸聯(lián)接，接觸塊靠近零件的面加工成與零件外圓錐面一致的形狀（見圖4），這樣就能使接觸塊與零件完全貼合，保證支撐的作用力更大程度的作用在零件的外圓錐面上，四根支撐用兩道鐵皮環(huán)施加適當(dāng)?shù)牧潭ǎㄒ妶D5）。為了使安裝支撐時(shí)更加方便，在兩道鐵皮環(huán)的四等分處開了四條腰形槽，用木螺釘把四條支撐梁聯(lián)接在鐵皮環(huán)上，這樣在安裝時(shí)先把帶有支撐梁的鐵皮環(huán)搭在工件上，用緊固螺釘帶上，再調(diào)整支撐梁到合適的位置，緊固。這樣再次進(jìn)行加工，加工振顫完全消失，不僅很好的保證了加工精度，也獲得了很高的表面粗糙度，并且對原有的切削參數(shù)再次優(yōu)化，大幅度提高了加工效率。圖4輔助支撐1－木螺釘2－支撐梁3－鐵皮環(huán)4－接觸塊5－銷軸圖5裝夾1－單動卡盤2－鐵皮環(huán)3－支撐梁4－木螺釘5－銷軸6－接觸塊7－工件8－緊固螺釘2輔助支撐的選用原則及在加工中起到的作用零件本身壁薄，裝夾懸伸比較長，考慮輔助支撐不能太重，既要起到加強(qiáng)剛性的作用，又要消除振動，所以不能采用金屬材料去硬接觸，而木材質(zhì)有彈性且輕便，既可以起到支撐作用，又不增加懸伸質(zhì)量，因此選用木質(zhì)材料。單動卡盤的四個夾爪是臺階狀，正好作為輔助支撐的支撐點(diǎn)，也因此采用了四根支撐。如果實(shí)際加工中需要更多支撐，可以在卡盤上固定一圓環(huán)，利用圓環(huán)作為支點(diǎn)就可以加裝更多根支撐。采用分體式聯(lián)接機(jī)構(gòu)，接觸塊可以隨著零件外形活動，且接觸塊的接觸面與零件外形一致，這樣使支撐與零件外圓錐面更充分的貼合，從而增大支撐面積。該輔助支撐有效加強(qiáng)了零件的剛性，消除了加工振動。3結(jié)語薄壁類零件由于自身剛性差，在加工中容易產(chǎn)生變形、振顫等情況，導(dǎo)致加工精度和表面粗糙度很難保證，一直是加工中的難點(diǎn)問題。本文通過實(shí)際加工案例解析，通過合理巧妙地運(yùn)用支撐來加強(qiáng)薄