別說只差一點,，機加工就是要控制變形

一往冇前 · 發(fā)表于 2023-7-3 09:49:25

“這批工件的精度怎么有些偏差”

“差幾絲,，不影響使用的，沒關(guān)系”

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對于機械加工來說,，差不多的理念是致命的,，一個看起來差不多的產(chǎn)品，如果再和其他組合使用,，缺陷就會繼續(xù)放大,，導(dǎo)致工廠的加工品質(zhì)一直達(dá)不到高端精密的制造要求。我們都知道加工中心的工件變形問題比較難解決,，因此首先必須分析產(chǎn)生變形的原因,，然后才能采取應(yīng)對的措施,。

一、工件的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)影響形變

變形量的大小與形狀復(fù)雜程度,、長寬比和壁厚大小成正比,，與材質(zhì)的剛性和穩(wěn)定性成正比。所以在設(shè)計零件時盡可能的減小這些因素對工件變形的影響,。尤其在大型零件的結(jié)構(gòu)上更應(yīng)該做到結(jié)構(gòu)合理,。在加工前也要對毛坯硬度、疏松等缺陷進(jìn)行嚴(yán)格控制,，保證毛坯質(zhì)量,，減少其帶來的工件變形。

二,、工件裝夾時造成的變形

首先夾具使用需要選擇正確的夾緊點,，根據(jù)夾緊點位置選擇適當(dāng)夾緊力。盡可能使夾緊點和支撐點一致,，使夾緊力作用在支撐上,，夾緊點應(yīng)盡可能靠近加工面，且選擇受力不易引起夾緊變形的位置,。

當(dāng)工件上有幾個方向的夾緊力作用時,，要考慮夾緊力的先后順序。對于使工件與支撐接觸夾緊力應(yīng)先作用,，且不易太大,，對于平衡切削力

的主要夾緊力，應(yīng)作用在后,。

增大工件與夾具的接觸面積或采用軸向夾緊力,。增加零件的剛性，是解決發(fā)生夾緊變形的有效辦法,，但由于薄壁類零件的形狀和結(jié)構(gòu)的特點,，導(dǎo)致其具有較低的剛性。這樣在裝夾施力的作用下,，就會產(chǎn)生變形,。

增大工件與夾具的接觸面積，可有效降低工件件裝夾時的變形,。如在銑削加工薄壁件時,，大量使用彈性壓板，目的就是增加接觸零件的受力面積,；在車削薄壁套的內(nèi)徑及外圓時,，無論是采用簡單的開口過渡環(huán)，還是使用彈性芯軸,、整弧卡爪等,，均采用的是增大工件裝夾時的接觸面積。這種方法有利于承載夾緊力,，從而避免零件的變形,。

采用軸向夾緊力，在生產(chǎn)中也被廣泛使用,。設(shè)計制作專用夾具可使夾緊力作用在端面上,，可以解決由于工件壁薄，剛性較差,，導(dǎo)致的工件彎曲變形,。

三、工件加工時造成的變形

工件在切削過程中由于受到切削力的作用,，產(chǎn)生向著受力方向的彈性形變,，就是我們常說的讓刀現(xiàn)象。應(yīng)對此類變形在刀具上要采取相應(yīng)的措施,，精加工時要求刀具鋒利,，一方面可減少刀具與工件的摩擦所形成的阻力，另一方面可提高刀具切削工件時的散熱能力,，從而減少工件上殘余的內(nèi)應(yīng)力,。

例如在銑削薄壁類零件的大平面時，使用單刃銑削法,。刀具參數(shù)選取較大的主偏角和較大的前角,，目的就是為了減少切削阻力。由于這種刀具切削輕快,，減少了薄壁類零件的變形,，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。在薄壁零件的車削中,，合理的刀具角度對車削時切削力的大小,，車削中產(chǎn)生的熱變形、工件表面的微觀質(zhì)量都是至關(guān)重要的,。刀具前角大小,，決定著切削變形與刀具前角的鋒利程度。前角大,，切削變形和摩擦力減小,，但前角太大，會使刀具的楔角減小,，刀具強度減弱,，刀具散熱情況差，磨損加快,。

一般車削鋼件材料的薄壁零件時,，用高速刀具,，前角取6°～30°，用硬質(zhì)合金刀具,，前角取5°～20°,。刀具的后角大，摩擦力小,，切削力也相應(yīng)減小,，但后角過大也會使刀具強度減弱。在車削薄壁零件時,，用高速鋼車刀,，刀具后角取6°～12°，用硬質(zhì)合金刀具,，后角取4°～12°,，精車時取較大的后角，粗車時取較小的后角,。車薄壁零件的內(nèi)外圓時,，取大的主偏角，正確選擇刀具是應(yīng)對工件變形的必要條件,。

加工中刀具和工件摩擦產(chǎn)生的熱量也會使工件變形,，因此在很多時候選擇高速切削加工。在高速切削加工中,，由于切屑在較短時間內(nèi)被切除,，絕大部分切削熱被切屑帶走，減少了工件的熱變形,；其次,，在高速加工中，由于切削層材料軟化部分的減少,，也可減少零件加工的變形,，有利于保證零件的尺寸、形狀精度,。另外,，切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液對提高刀具的耐用度和加工表面質(zhì)量,、加工精度具有重要作用,。因此，在加工中為防止零件變形必須合理使用充分的切削液,。

加工中采用合理的切削用量是保證零件精度的關(guān)鍵因素,。在加工精度要求較高的薄壁類零件時，一般采取對稱加工，使相對的兩面產(chǎn)生的應(yīng)力均衡,，達(dá)到一個穩(wěn)定狀態(tài),，加工后工件平整。但當(dāng)某一工序采取較大的吃刀量時,，由于拉應(yīng)力,、壓應(yīng)力失去平衡,，工件便會產(chǎn)生變形,。

薄壁零件車削時變形是多方面的，裝夾工件時的夾緊力,，切削工件時切削力,，工件阻礙刀具切削時產(chǎn)生的彈性變形和塑性變形，使切削區(qū)溫度升高而產(chǎn)生熱變形,。所以,，我們要在粗加工時，背吃刀量和進(jìn)給量可以取大些,；精加工時,，刀量一般在0.2～0.5mm，進(jìn)給量一般在0.1～0.2mm/r,，甚至更小,，切削速度6～120m/min，精車時用盡量高的切削速度,，但不易過為高,。合理選擇好切削用量，從而到達(dá)減少零件變形的目的,。

四,、加工后應(yīng)力變形

加工后，零件本身存在內(nèi)應(yīng)力,，這些內(nèi)應(yīng)力分布是一種相對平衡的狀態(tài),，零件外形相對穩(wěn)定，但是去除一些材料和熱處理后內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化,，這時工件需要重新達(dá)到力的平衡所以外形就發(fā)生了變化,。

解決這類變形可以通過熱處理的方法，把需要校直的工件疊成一定高度,，采用一定工裝壓緊成平直狀態(tài),，然后把工裝和工件一起放入加熱爐中，根據(jù)零件材料的不同,，選擇不同的加熱溫度和加熱時間,。熱校直后，工件內(nèi)部組織穩(wěn)定,。此時,，工件不僅得到了較高的直線度,，而且加工硬化現(xiàn)象得到消除，更便于零件的進(jìn)一步精加工,。鑄件要做到時效處理,，盡量消除內(nèi)部的殘余應(yīng)力，采用變形后再加工的方式,，即粗加工-時效-再加工,。

對于大型零件要采用仿形加工，即預(yù)計工件裝配后的變形量,，加工時在相反的方向預(yù)留出變形量,，可有效的防止零件在裝配后的變形。

綜上所述,，對于易變形工件,，在毛坯和加工工藝上都要采用相應(yīng)的對策，需根據(jù)不同情況加以分析,，都會找到一條合適的工藝路線的,。當(dāng)然，上述的方法只是進(jìn)一步減小工件變形,，如果想得到更高精的工件,，還需要不斷的學(xué)習(xí)、探討和研究,。

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