当前位置： 油缸体 >> 油缸体介绍 >> 薄璧件加工的12大要诀
薄壁件加工一直是个加工难点，于是金属加工小编就搜集了近些年《金属加工》杂志上的相关稿件，不出所料，有那么多的作者给我们投稿。主要是讲述薄壁件加工的，应一些金粉的要求，加一些薄壁件加工的内容，先以这个作为一个开篇吧！以后会陆续选登一些好的加工方法。
金属加工杂志的老作者张中亭提出了薄壁件加工12大要诀，小编觉得很有实用价值，赶紧推荐给大家。
薄壁件加工12大要诀变形与振动是薄壁件加工的制约因素已成业内人士共识。而我们的任务，就是识别这些制约薄壁件加工因素产生的多种根源，然后将其消除。工艺是一个系统，它包含了人、机、料、法、环及检验检测等所有因素，提高质量靠单枪匹马是无法完成的。从多角度深层次去探索根源，才能有效解决问题。
（1）设计：更合理
①避免大面积加工的设计。②在不影响工件性能的前提下，设计出筋、肋等要素，以提高工件刚性。③设计出装夹的工艺孔、工艺台等结构，必要时加工后封堵或去除。
（2）材料：高刚性
①薄壁件装夹或加工容易变形的因素有3个：工件刚性差、装夹力或切削力的存在，力与装夹力臂或切削力臂的乘积产生的力矩，当力矩超过工件刚性，工件就容易发生变形。
②装夹容易变形的工件，加工时就容易变形，包装、贮存、运输及使用等环节也容易变形，从而增加使用的不可靠性。
③薄壁件的设计，首先就应该考虑使用高刚性材料。
④能使用10钢的，不使用8钢；能使用20钢的，不使用10钢；能使用35钢的，不使用20钢。
⑤使用MPa级、MPa级、MPa级、MPa级超细晶粒超低碳下贝氏体钢。
⑥使用低刚性钢，不但刚性差，强度低，要获得较高的表面加工质量也是很困难的。
⑦不锈钢：优先使用易切削不锈钢Y1Cr18Ni9或Y1Cr18Ni9Se。
⑧铝合金：尽量不使用纯铝，使用多合金元素变形铝合金，使用2×××系铝合金、6×××系铝合金、7×××系铝合金，使用新型变形铝合金；从强度角度，使用ZL、ZL、ZL、ZL，从可切削性角度，使用ZL、ZL。
⑨铜合金：使用弥散强化无氧铜，使用高刚性结构黄铜，使用高强度铍青铜，使用高强度铸造铍青铜。
（3）机床：零振动
①机床高刚性设计。
②多种消振措施补偿。
③零间隙装配带预紧。
（4）刀具：锋利
①前角：其值大，刃锋利，但如果过大，强度减弱，磨刀频繁。件硬刀硬，其值宜小，以增加强度；件软刀软，其值宜大，以利于切削。
②后角：带消振棱。
③主偏角：其值小，径向切削分力大，易振动，刀钝面粗，刀挤工件。
④副偏角：带修光刃。
⑤刃倾角：值为正，刀尖抬头，刃利面细，值为负，切屑划伤工件。
⑥前刀面光滑如镜，以利排屑。
⑦刀尖磨出圆角。
⑧刃磨角不等于工作角，刀尖偏离工件回转中心或刀杆中心线相对于进给方向的倾斜而不是垂直，都会引起刀具工作角度的改变。
⑨加工外圆和加工内孔的情形相反。
⑩利用全析因等质量手段，通过切削试验，找出最佳的刀具角度。
（5）装夹：零力矩
①当力矩值超过工件刚性，工件就容易发生变形，变形不但导致切削难以进行，精度无法保证，伴随而来的还有因为切削力的突变引发的自激振动。因此，薄壁件适合零力矩贴壁装夹。
②盘类件采取焊接定位装置等措施实现工件与工装完全贴壁加工。
③双层锥形心轴装夹筒形件加工外圆时，外层的两个半体间隙要≤1/5工件壁厚，以最大程度减小将筒形件拉成键槽型变形对工件精度带来的影响。不要将一个整体铣开一分为二做两个半体，因为那样总会留有较大的铣刀宽度间隙，而是做两个整体，各取其半后再加工出各自需要的间隙。
④箱式薄壁件采用密刃铣刀大螺旋角（刃倾角）铣削。如果壁厚不均匀，先加工四角厚壁部分，再进行其余平坦面的加工。
⑤橡胶在薄壁件加工领域可以用来配重或消振或作磨削垫用。
⑥无论是液压装夹、气压装夹还是刚性装夹，其夹紧力必须是量化而可控的。比如，液体或气体的压强，用扳手拧紧螺钉时的拧紧力，都必须是数值化的，而不是凭感觉来决定其夹紧力的大小，所以，扳手必须是仪表的或扭矩数显可调的。找出切削时工件不致松动和不致发生弹性或塑性变形（视工件具体形状而定）的受力临界值，使用两者中间值夹紧工件，松动临界值不易寻找时，使用后者临界值减少25%作为夹紧力。
⑦工装精度要在工件精度5倍或以上。
（6）切削用量：经济
①背吃刀量：大，切削力大，变形振动；小，硬化层外加工，工件磨刀。
②进给量：小，表面光洁，但过小则效率降低。
③切削速度：快，面细件热，过快刀具会急剧磨钝失效。避开积屑瘤生长区与再生振颤易发区。
④如果使用非变速机床，加工盘类工件端面时切削速度是一个变化的过程。
⑤利用全析因等质量手段，通过切削试验，找出最佳的切削用量（兼顾刀具经济寿命）。
（7）冷却：零度
①在厚壁件加工领域，切削热对工件精度的影响微乎其微，常常可以忽略不计，但在薄壁件加工领域，切削热却成为影响工件精度的重要因素之一，所以，在薄壁件加工领域，不能放过任何一个看似微乎其微的影响因素。
②冰乳油水混合物0℃冷却与润滑。
（8）切削：好钢用在刀刃上
①钢：高速钢、超高速钢、粉末冶金高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、纳米晶硬质合金及陶瓷刀具。
②铝铜合金：高速钢、超高速钢、粉末冶金高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷刀具及细粒度聚晶金刚石。
③不锈钢：高速钢及超高速钢、粉末冶金高速钢、硬质合金、涂层硬质合金、纳米晶硬质合金及金属基陶瓷。
④高温合金：立方氮化硼、多晶立方氮化硼及电火花加工。
⑤使用刀具经济寿命压缩25%的时间切削，比如，刀具经济寿命60min，使用45min后准备换刀。
（9）测量：准确快速
①使用数显仪器测量，提高测量速度。
②测量仪器精度≥工件精度5倍或以上。
③不但要有精度测量仪，还要有应力测量仪、粗糙度测量仪，机床配有振动频谱仪。
（10）质量目标：零偏差
①加工精度：一年一个台阶，公差带宽度每年压缩10%。比如，0年公差带宽度μm，1年要压缩到90μm……最终实现精度零偏差。围绕公差带中间值加工，实际加工公差带宽度≤1/2设计公差带宽度。
②表面加工质量：表面粗糙度：一年一个进级，0年6.3μm，1年要提高到3.2μm……最终实现镜面加工。无表面层加工硬化（允许有，但以不影响工件精度和工件使用性能为前提），无表面层组织金相变化，无表面层残余应力。
（11）控制手段：预控制
①将质量缺陷消除在萌芽状态，而不是等到出现了质量问题再去开会解决。
②公差带偏离中间值且朝一侧摇摆，系统有偏差，纠正。
③公差带偏离中间值左右摆幅过大，系统不稳定，整改。
（12）工艺标准：高起点
①人：懂专业，讲质量，多面手。
②机：精密高刚性数控机床，零振动，无偏差，自适应。
③料：材料高刚性，毛坯高精度，工件壁厚均匀、硬度一致，零杂质，无偏析，冷轧冷拔或镜面铸造；刀具锋利耐磨损，耐高温，耐冲击，与工件化学成分远亲和。
④法：采取工件减振、卡盘减振、刀杆减振、夹具减振等多环节减振、工件配重等措施实现系统零振动加工。
⑤环：工作场所噪声低分贝，安全零隐患，人体零伤害。
⑥检验检测：在线全自动。
回顾我与《金属加工》杂志的情结看薄壁件加工的发展从我们与她相识的那一刻起，《机械工人》（现《金属加工》）伴我们一路走来，让我们深刻见证了我国从建国初期的零工业到今日世界级工业帝国的萌芽。新机床、新设备、新刀具层出不穷，加上一线工人师傅对产品质量的不懈追求，各种新方法、新工艺不断涌现，从而使得各种条件下的各种工件的加工成为可能，实现了高效、高精度快速生产。工业制造日新月异。但是，如果我们因此而满足于现状，我们就会停滞不前。对工业领域的金属加工，我们还有太多发展与改良的空间，如薄璧工件的加工，而这也是我们一直为之努力奋斗的动力源泉。
薄璧件广泛应用于汽车制造、纺织、电力、石油化工、仪器仪表、飞机制造等各个领域，重量轻，材料省。一直以来，薄璧件的加工受多种因素的制约，造成一次合格品率低，对工装制作依赖大、装夹容易变形、切削容易振颤、加工精度难以保证、生产效率难以提高等诸多问题。而我们的核心任务就是识别这些制约薄璧件加工因素产生的多种根源，从而加以消除，实现在任何条件下，对任何复杂薄壁工件的高效、高精度快速加工。
20世纪50年代，我国工业尚处于起步阶段，那时仅有的工业就是“解放牌”汽车和织布机。那时的薄璧件加工工艺，多为编译使用苏联的工艺。如年，《机械工人》刊登的徐大宗老师编译的前苏联《磨削薄壁套筒内圆用的夹具》一文，就是最好的见证。那时的工艺可总结为：普通机床、普通刀具、普通材料、普通工装，偶有橡皮擦参与装夹，工件精度主要依赖个人的操作水平，一般达到0.01mm。尽管那时工艺简单，但一线工人师傅已经为提高产品质量进行了不懈的努力，这不得不让我们产生深深的敬意。60年代，“文革”期间，中国工业出现空白。70年代，中国工业算正式起步。但那时中国没有数控机床等设备，薄璧件的加工工艺主要是通过改善刀具角度参数加以实现。如年，《机械工人》刊登的北京朝阳无线电元件厂马振寰师傅的《薄璧件的车削》一文，就对车削45钢薄壁套用YT15车刀刀具的角度几何参数做了详细的描述。80年代，薄壁件加工工艺着重在于提高工件的表面加工质量，磨床参与到了薄壁件的加工中来，人们对磨床给予厚望，普遍采用了液压装夹。如年，《机械工人》刊登的上海仪表机床厂张涤桢师傅的《如何提高薄壁套内孔的磨削质量》一文，就对薄壁件的磨削工艺进行了详细的描述和总结，文中主要从夹具制作和磨削参数控制角度入手，辅以对磨削砂轮磨料的选择和砂轮修整工艺，磨出了高精度和低表面粗糙度值的工件，工件精度达到0.mm，表面粗糙度值也达到了12级（0.μm）。
80年代最突出的一个特点是液压夹具的普及应用。如《机械工人》在年刊登的北二纺蒋大立等师傅的《薄壁深孔加工及夹具》一文，年哈尔滨林业机械厂李万贵师傅的《手动液压夹具》，湖南安江汽配厂禹航生师傅的《液性塑料自动定心夹具》，年南京缸套厂左永宁师傅的《双缸气液两用夹具》，都采用的是液压夹具装置。液压夹具的优点是液压的任意位置可达性和液体固有的微压缩退让性，使得对薄壁工件夹紧力分布比较均匀，夹紧力刚性变形小，工件塑性变形相对也小。无论是磨削加工还是常规去除材料的机械加工，工人师傅们都对刀具参数和切削用量进行了比较准确的摸索和试验，这也是薄壁件加工必不可少的关键环节。80年代也出现了无切屑加工，如旋压和滚压。90年代，薄壁件的加工则偏重于对夹具的制作，通过设计制作可靠的夹具，来实现对薄壁工件的有效加工。成形刀具的普及，使得人们对刀具的选择由主动变为被动接受，因为成形刀可转位使用，无需刃磨，人们把精力主要放在了夹具制作上。只有少数场合仍然使用需要刃磨的焊接刀具，人们对刀具参数就有忽略的倾向。如《机械工人》在年刊登的江西石城轴瓦厂吴祖和师傅的《弹性薄壁轴瓦车削夹具》，年常熟量具刃具厂李宪国师傅的《薄壁工件的加工》，淄博矿务局机械制造厂黄春源师傅的《薄壁铜套压装时公差的确定》，年徐州矿务局液压支架厂殷宏生师傅的《加工薄壁油缸的软质锥形顶尖》，年苏州求精机械厂陆永良师傅的《车床尾座套筒莫氏锥孔精磨夹具的设计》，青岛鸿达机电总厂张洪敏师傅的《短薄壁套磨孔夹具》，辽宁丹东内燃机配件总厂姚广鹰等师傅们的《外胀式自动定心夹具》等，无一例外不是从夹具的设计制作入手，实现了对薄壁件的有效加工。可见，90年代侧重的是对薄壁工件的夹具制作，通过对工装细致的制作，从而达到装夹防变形、切削防振动，最终达到对薄壁件进行有效加工的目的。
21世纪，薄壁件的加工工艺则进入成熟阶段，主要体现在人们对制约薄壁件的所有因素进行了比较深入的分析和探索，对薄壁件的加工质量认识，上升到了一个新的层次。人们首先对影响薄壁件加工的所有制约因素进行深入的分析，然后从刀具参数、刀具类型、切削用量、装夹及设备精度等各个环节进行了有效的控制，其工艺逐渐丰富而成熟，数控机床也参与到了薄壁工件的加工中。工件材料也从以前较为原始的碳钢，发展到合金钢、不锈钢、有色金属合金和高温合金。刀具从高速钢发展到硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和多晶立方氮化硼刀具，加工硬度最高达到了60HRC。并且，人们对刀具的几何参数重新拾起，不但重视刀具硬度，而且重新重视起刀具几何参数，对几乎所有影响薄壁件加工工艺的因素进行了深入分析和高效控制，从机床到刀具、刀具参数、切削用量、装夹，甚至对切削力和切削热以及上道工序带来的内应力与加工后内应力的重新释放以及加工硬化、加工残余应力现象都进行了深刻的剖析，有的甚至还在其中加入了去应力的热处理工序。可见，21世纪，人们对薄壁件的加工质量提升了一个层次，这源于产品越来越多样化，材料不断翻新，新机床、新设备、新刀具不断出现，人们对质量认识的程度不断深入，专业知识也越来越丰富。
展望在汽车界，有“概念车”，在同类车族种，概念车是最先进的，但概念车不会马上批量上市，概念车的经济性大众化还有待社会的整体进步和市场的进一步检验。汽车公司设计、研发、制造概念车，目的是向外界展示其超前的设计理念，对机械制造技术、空气动力学、美学技术的绝对拥有和综合实力的绝对强大。同理，有概念车，就有概念机床，概念刀具，当然也就有概念工艺，也就有薄壁件的概念加工。变形与振动，主要是因为力的存在。而如果能实现零切削力加工，当然也就不存在变形与振动的问题。电火花可以实现零切削力加工：①单电极，双电极，环形阵列电极，块状电极，工件内腔形电极。②电极扫描所到之处，工件加工表面光亮如镜。③单件加工，多工件、多电极阵列加工。④机械手装夹与拾取工件，全自动在线自动测量。
挑战任何一种方法的改进，都会伴随着一种新的制约因素的出现，如材料刚性高，虽然有利于装夹，能减少变形，但是，材料刚性过高，伴随而来的必然是强度大，硬度也大。强度大，材料的原始毛坯难以成形；硬度大，又会对刀具提出更高的要求。使用易切削不锈钢虽然对加工有利，但是因为易切削化学元素的添入，又会导致不锈钢的横向韧性降低和耐蚀性下降的副作用等。电火花加工尽管实现了零切削力加工，但其效率低，伴随而来的还有其他一些加工缺陷，如电加工高温合金会产生电解烧伤和晶间腐蚀现象，电解烧伤导致工件报废，晶间腐蚀后面还要跟随磨粒流工序等。年产数十万件的生产批量规模，如果全部靠人工装夹实现加工，其劳动强度是巨大的，仅磨刀一项工作量就难以用数字计算。即便是执行3%的抽检，如果使用的是刻度检验仪器，其检验检测的工作量也是十分巨大的。
多数薄壁件厂家都是自己摸索刀具参数，自己摸索切削用量，自己进行工装设计，这就会造成巨大的重复劳动工作量，从而影响生产效率，因此，薄壁件的加工工艺标准化工作还有待快速建立。自动装夹、自动加工、自动在线测量及机床自适应自动纠偏等先进的工艺系统还有待我们去探索和开发。纳米材料、纳米刀具、纳米级加工及精度零偏差工艺还有待我们去努力实现。
信心数年前，日本专家用超精密机床加工出直径0.02mm的概念轴，成为迄今为止世界上最细的轴，这给了我们巨大的信心。在高科技日益发达的今天，特别是以计算机网络为标志的第三次工业革命以后，数控技术更是让机床设备如虎狼之添羽翼，若蛟龙之得灵雨。在宏观工件的微观加工领域如扫描隧道工程、原子剥离技术已经成为可能的今天，只要我们心中有创意，及时实现信息共享、理念共享、技术共享，材料供应商、机床供应商、刀具供应商及与薄壁件加工有关的所有环节都实现有针对性地精密制造、精益生产，有朝一日，我们就能够实现在任何条件下、对任何复杂薄壁工件的高效、高精度快速加工。
总结可以认为，21世纪薄壁件的加工工艺以10年超越以往30年的水平，达到了一个新的高度。人们通过设计合理的装夹、选择合适的刀具、磨出合理的刀具角度、选择合适的切削用量，然后再辅以必要的如中间去应力热处理或粗精分开加工等工艺手段，最终实现了对所有复杂薄壁工件的高精度加工。
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