薄壁軸類零件加工變形的解決方案
薄壁軸類零件在加工過(guò)程中，常常出現(xiàn)變形的問(wèn)題，此時(shí)應(yīng)該怎么處理呢？
軸套類零件大多屬于薄壁構(gòu)件，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，精度要求相對(duì)較高，在產(chǎn)品中主要起定位、旋轉(zhuǎn)的作用，并承受一定的徑向力和軸向力。其加工質(zhì)量的好壞，直接影響產(chǎn)品的功能和壽命。幾乎每個(gè)產(chǎn)品中都有軸套類零件，在加工中往往由于變形嚴(yán)重而影響其尺寸精度、形狀精度。要解決此問(wèn)題，必須分析原因，采取有效的措施，才能保證零件精度。
一、零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
公司某型號(hào)產(chǎn)品中軸套類零件較多，零件精度也較高，如短空心軸（見(jiàn)圖1）和解算器座（見(jiàn)圖2），其尺寸精度為IT5～I(xiàn)T7，同軸度為φ0.008～φ0.015mm，垂直度為0.010～0.015mm。具有精度要求高、壁薄易變形的特點(diǎn)。
二、加工中的問(wèn)題及難點(diǎn)
在加工短空心軸零件時(shí)，考慮到其壁薄、容易變形，因此工藝要求粗、精加工分開(kāi)，中間安排時(shí)效去應(yīng)力處理。精加工后，零件在裝備上處于夾緊狀態(tài)時(shí)，用杠桿表、百分表分別測(cè)零件的孔徑尺寸和圓度都符合圖樣要求，但卸下再檢測(cè)，孔變形量達(dá)0.1～0.2mm，導(dǎo)致孔徑尺寸和圓度超差，影響裝配要求。
考慮到解算器座零件精度要求高，工藝要求在高精度車(chē)削中心上一次裝夾完成其外圓、內(nèi)孔和臺(tái)階的加工，以保證其同軸度、圓度要求。零件加工完后，在三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x上檢測(cè)，孔變形量達(dá)0.05～0.15mm。在采取了粗、精加工分開(kāi)，中間安排時(shí)效處理后，仍達(dá)不到零件尺寸精度要求。
這兩種比較典型的軸套類零件，材料均為鋁棒2A12-T4，精加工時(shí)不能磨削加工，工藝難點(diǎn)是加工過(guò)程中零件出現(xiàn)變形，嚴(yán)重影響到尺寸及位置精度。
三、變形原因分析及控制
零件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的變形包括：
（1）零件加工后，內(nèi)應(yīng)力重新分布產(chǎn)生的變形。
（2）定位面平面度達(dá)不到要求，回彈產(chǎn)生的變形。
（3）零件夾緊位置、方向及受力點(diǎn)不恰當(dāng)引起的變形。
（4）零件的加工余量及加工過(guò)程中的切削力引起的變形。
（5）加工過(guò)程中的切削熱引起的變形。
（6）零件結(jié)構(gòu)不合理引起的變形。
零件變形控制方法有：
1、通過(guò)熱處理消除應(yīng)力控制變形。劃分為粗加工、半精加工和精加工工序，中間增加熱處理消除應(yīng)力、穩(wěn)定化處理等，使零件釋放加工應(yīng)力和材料應(yīng)力，提高精加工后零件尺寸精度的穩(wěn)定性。
2、精加工定位面控制變形。通過(guò)磨削、研磨等方法精加工基準(zhǔn)面，提高定位面精度，以防止回彈變形。
3、改進(jìn)壓緊裝夾控制變形。通過(guò)改變夾緊位置、方向及受力點(diǎn)控制變形，如將徑向壓緊改為軸向壓緊。
4、減小切削力控制變形。在精加工時(shí)，可采用磨削、拋光等切削力較小的加工方法加工，還可以采用改變切削參數(shù)、減少切削用量的方法。
5、減少切削熱控制變形。為防止切削熱引起的熱變形，在加工中可使用切削液，以及減少切削用量。
6、改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)或工藝方法控制變形。通過(guò)改進(jìn)零件結(jié)構(gòu)減少或控制零件變形，比如增加支撐筋、形狀對(duì)稱設(shè)計(jì)等；改進(jìn)工藝方法，使應(yīng)力完全釋放。
零件在粗加工后都經(jīng)過(guò)了時(shí)效處理，應(yīng)力得到釋放。加工中都使用了切削液冷卻，防止了切削熱引起的變形。精加工余量為1mm，切削力、加工應(yīng)力還可能影響零件變形。夾緊方式為徑向夾緊，夾緊力很大，會(huì)引起很大的變形。分析認(rèn)為，零件夾緊位置、方向及受力點(diǎn)不恰當(dāng)是引起變形的主要原因。為此，工藝中采取了以下措施。
四、針對(duì)短空心軸零件采取的工藝措施
1、研磨定位基準(zhǔn)面。
2、按照?qǐng)D3制作專用工裝，加工時(shí)按照?qǐng)D4采取軸向夾緊方式，一次裝夾完成精加工。
3、精加工余量由1mm減到0.5mm，加工時(shí)分三次切削，最后一次背吃刀量0.05～0.1mm，以控制精加工時(shí)切削力、加工應(yīng)力引起的零件變形。
注意事項(xiàng)：所做專用工裝定位面平面度不大于0.01mm；零件基準(zhǔn)面研磨要達(dá)到0.01mm以內(nèi)；螺釘拉緊力要均勻；切削參數(shù)選擇適當(dāng)，刀具要保持鋒利。
通過(guò)采取以上工藝措施，零件圓度0.01mm左右，同軸度φ0.006～φ0.015mm，合格率達(dá)100%。
五、針對(duì)解算器座零件采取的工藝措施
1、針對(duì)零件不對(duì)稱、壁厚不均的特點(diǎn)，在粗加工時(shí)就把直邊加工出來(lái)，使此處應(yīng)力完全釋放。
2、加工時(shí)，由三爪自定心卡盤(pán)徑向夾緊改為圖5所示的螺紋拉緊。
3、精加工余量由1mm減到0.5mm，加工時(shí)分三次切削，加工量分別為0.2mm、0.2mm和0.1mm，以控制精加工時(shí)切削力、加工應(yīng)力引起的零件變形。
按照?qǐng)D5加工完成后，再用心軸定位，軸向壓緊端面，將工藝螺紋車(chē)到零件尺寸φ72mm，并保證尺寸公差和形狀位置要求。
通過(guò)采取以上工藝措施，圓度、同軸度符合要求，零件合格率由原來(lái)的15%上升到90%。
