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液胀夹具在薄壁工件加工中的应用

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小猪哼囔 发表于 2021-8-1 10:22:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
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。使用新型薄壁类液胀夹具(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。



本文供稿由百分百夹具提供



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,另一头用顶尖顶住(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。
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