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摘 要：本文通过对薄壁工件加工变形的分析，进一步了解刀具角度在加工中的重要作用，如何控制薄壁工件变形，合理选用刀具加工的关键。
关键词：薄壁工件；刀具的几何角度；圆度；锥度；粗糙度。
在加工薄壁工件时，由于工件的刚性差，在加工过程中可能产生以下现象。我们在实践中逐渐总结出易记的表格1：
薄壁工件的油缸或汽缸体，其加工有着自身的许多特点，现将就缸体加工中所遇到的几个问题，作一分析。
1.精镗中的排屑
一般在缸体内孔的精镗加工中，均采用单刃镗刀（夹具及工件固定在中拖板上）上时，当工件较长（L/D>3）时，如果刀具参数或切削用量处理不当，将出现排屑困难。甚至由于切屑过份拥挤而使工件被抬离拖板。对于这种情况，首先，应查看切屑流向。当采用正刃倾角（λ>0）切屑时，切屑流向待加工面。随着走刀的继续，而又无高压切削液冲洗时，切屑必将在镗刀附近堆积，造成排屑困难。如果是这种情况，则必须改变刃倾角，使之成为负刃倾角。（低碳钢一般λ=-5）这样切屑便可流向已加工表面，由于此时工件走向与切屑流向一致，故将不断被带离加工区。其次需观察其断屑情况是否良好，当断屑不良好，尽管切屑流向已加工面，也必将在镗杆上卷绕而无法排出。此时，则必须对卷屑槽作必要的修改；同时，也应对吃刀深度ap，走刀量f作些适当的调整。具体分析如下：
卷屑槽宽度相对走刀量f过大，致使切屑变不够，形成带状切屑，其结果必将卷绕在刀杆上，形成排屑困难。卷屑槽宽度相对走刀量f过小，切屑挤成小卷堵塞在槽中很难流出来，造成堵塞，甚至打坏刀尖；如果卷屑槽相适应，切屑经卷曲变成碰撞在工件表面，折断成C形碎片。只有这种情况，排屑才能通畅。我们采用YT15刀片对缸体进行了多次试验，结果证明：断屑情况是否良好，与切削深度、进给量及卷屑槽宽度三者之间的搭配有着密切的关系。
1.1刀具的合理选择
工件在切削过程中由于受到切削力的作用，产生向着受力方向的弹性形变，在精加工时要求刀具锋利，一方面可减少刀具与工件的摩擦所形成的阻力，另一方面可提高刀具切削工件时的散热能力，从而减少工件上残余的内应力，少了薄壁类零件的变形。
在薄壁缸体的镗削中，合理的刀具角度对镗削时切削力的大小，镗削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大，切削变形和摩擦力减小，但前角太大，会使刀具的楔角减小，刀具强度减弱，刀具散热情况差，磨损加快。所以，正确选择刀具是应对工件变形的必要条件。
1.2 切削用量选择
加工中选择合理的切削用量是保证零件精度的关键因素。在加工精度要求较高的薄壁缸体时，一般采取对称加工，使相对的两面产生的应力均衡，达到一个稳定状态，加工后工件平整。薄壁缸体切削时变形是多方面的，装夹工件时的夹紧力，切削工件时切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。合理选择好切削用量，从而到达减少零件变形的目的。正常断屑情况下的三者之间的关系见表2：
1.3 加工时的几点注意事项
1.3.1 工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀，要注意安全文明生产。
1.3.2 在车削时使用适当的冷却液（如煤油），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求；
通过实际加工生产，以上措施很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。
2. 圆度误差的控制
缸筒的圆度误差，标准中规定不得大于尺寸公差的1/2。出现圆度误差超差，其原因一般有两个方面：
2.1 夹紧方式：当采两端径向夹紧时，理论上磨擦面为线接触。当夹紧力小时，不能满足粗加工的夹紧需要；当夹紧力大时，夹紧部位即出现局部永久变形，造成圆度误差。
2.2 工件壁厚不均匀： 因为缸体为薄壁件，当壁厚不匀时，同一圆截面上的各点其刚度是不同的。在切削加工径向力的作用下，缸体同一截面上各处的变形是不同的，其结果也就产生较大的圆度误差。
为了获得良好的内表面形状，首先应改变夹紧方式同，采用端板和螺栓对缸体两端沿轴向进行夹紧。其次对外圆定位表面进行粗车（内孔定位），并以h10给定公差，控制其尺寸范围。同时以缸体定位尺寸为基准，在使用机床配镗孔夹具，使之与工件定位表面的间隙不超过0.1mm。这样便能基本消除上述两种因素产生的圆度误差。
3. 锥度的控制
对于锥度，标准中同样作有规定，即不得大于尺寸公差的1/2。一般情况下，缸体的精镗均采用浮动镗刀块，而镗刀块是定尺寸刀具。工件的加工尺寸由刀具本身直接保证。一旦刀刃磨损，便直接影响加工尺寸，即出现锥度。事实上，缸体内孔的锥度绝大部份是由于刀刃的磨损造成的。因此应保正浮动镗刀的刀刃精度。
精加工采用小前角或负前角是不合适的，使刃口变得不锋利，并且切屑能拉伤工件表面，而且使吃刀抗力增大，加大了刀具的磨损。另外，作为定尺寸的刀具，因考虑到刀具磨损对工件加工精度的影响，因此一般要求有较高的耐用度，即要求刀具后角较一般刀具为小，一般不超过8度。
刀具耐用度太低的原因是是刃具结构不合理造成的。针对这一情况，我们对原来刀具的刃区结构作了修改，采用直线型刀刃并对刀具角度作了一些修改。采用小的副偏角（2—3）度，减轻了单位切削刃上的切削力和热负荷，并能获得理想的薄片片壮切屑，避免工件表面的拉伤。中部设置了长度为4—6mm的修光刃，增强了切削刃，提高刀具的尺寸精度和耐用度。并在修光刃上磨一条宽度为0.15—0.20mm，后角为零度的刃带，它不仅加强了修光刃的上述作用同时还具有支承、导向、消振及对工件表面进行熨压，提高工件表面质量的作用。
4. 降低表面粗糙度的途径
事实上，上述一、三两点都与最后的表面质量有关。无论是采用浮动镗削还是采用滚压加工作为最后工序，上道工序中刀具刃区的结构形式都将是重要的因素。不合理的刀具结构形式，不仅降低了刀具的耐用度，面且将产生工件表面划伤。这是精加工中所不能消除的缺陷。精加工中在刀具的主、副刀刃之间磨出修光刃，其作用是修复已加工表面，能大大降低已加工表面的粗糙度，提高加工表面质量。为此，必须注重刀具的刃口设计。另一方面，为了保证刀具的锋利，尽可能减少磨损以保持刀具的尺寸和形状精度，须选择合适的切削液。一般浮动镗削加工中选用极压切削油（5号或7号高速机油79%，氯化石蜡20%，二烷基二硫代磷酸锌1%），或直接采用10号机械油。当采用滚压作为精加工工序时，尤其应采用油类（如机油、煤油等）润滑，这对延长工具的使用寿命和提高表面质量都有显著的效果。
结论
通过对于薄壁工件加工易变形问题分析，在合理刀具选用上都要采用相应的对策，完美的解决了问题。当然，上述的方法只是进一步减小工件变形，如果想得到更高精的工件，还需要不断的学习、探讨和研究。
参考文献：
[1]陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具[M].机械工业出版社，2007.7
[2]慰华.浅析机械加工中工件变形[J].科技创新与应用，2012.7
关键词：薄壁工件；刀具的几何角度；圆度；锥度；粗糙度。
在加工薄壁工件时，由于工件的刚性差，在加工过程中可能产生以下现象。我们在实践中逐渐总结出易记的表格1：
薄壁工件的油缸或汽缸体，其加工有着自身的许多特点，现将就缸体加工中所遇到的几个问题，作一分析。
1.精镗中的排屑
一般在缸体内孔的精镗加工中，均采用单刃镗刀（夹具及工件固定在中拖板上）上时，当工件较长（L/D>3）时，如果刀具参数或切削用量处理不当，将出现排屑困难。甚至由于切屑过份拥挤而使工件被抬离拖板。对于这种情况，首先，应查看切屑流向。当采用正刃倾角（λ>0）切屑时，切屑流向待加工面。随着走刀的继续，而又无高压切削液冲洗时，切屑必将在镗刀附近堆积，造成排屑困难。如果是这种情况，则必须改变刃倾角，使之成为负刃倾角。（低碳钢一般λ=-5）这样切屑便可流向已加工表面，由于此时工件走向与切屑流向一致，故将不断被带离加工区。其次需观察其断屑情况是否良好，当断屑不良好，尽管切屑流向已加工面，也必将在镗杆上卷绕而无法排出。此时，则必须对卷屑槽作必要的修改；同时，也应对吃刀深度ap，走刀量f作些适当的调整。具体分析如下：
卷屑槽宽度相对走刀量f过大，致使切屑变不够，形成带状切屑，其结果必将卷绕在刀杆上，形成排屑困难。卷屑槽宽度相对走刀量f过小，切屑挤成小卷堵塞在槽中很难流出来，造成堵塞，甚至打坏刀尖；如果卷屑槽相适应，切屑经卷曲变成碰撞在工件表面，折断成C形碎片。只有这种情况，排屑才能通畅。我们采用YT15刀片对缸体进行了多次试验，结果证明：断屑情况是否良好，与切削深度、进给量及卷屑槽宽度三者之间的搭配有着密切的关系。
1.1刀具的合理选择
工件在切削过程中由于受到切削力的作用，产生向着受力方向的弹性形变，在精加工时要求刀具锋利，一方面可减少刀具与工件的摩擦所形成的阻力，另一方面可提高刀具切削工件时的散热能力，从而减少工件上残余的内应力，少了薄壁类零件的变形。
在薄壁缸体的镗削中，合理的刀具角度对镗削时切削力的大小，镗削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大，切削变形和摩擦力减小，但前角太大，会使刀具的楔角减小，刀具强度减弱，刀具散热情况差，磨损加快。所以，正确选择刀具是应对工件变形的必要条件。
1.2 切削用量选择
加工中选择合理的切削用量是保证零件精度的关键因素。在加工精度要求较高的薄壁缸体时，一般采取对称加工，使相对的两面产生的应力均衡，达到一个稳定状态，加工后工件平整。薄壁缸体切削时变形是多方面的，装夹工件时的夹紧力，切削工件时切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。合理选择好切削用量，从而到达减少零件变形的目的。正常断屑情况下的三者之间的关系见表2：
1.3 加工时的几点注意事项
1.3.1 工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀，要注意安全文明生产。
1.3.2 在车削时使用适当的冷却液（如煤油），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求；
通过实际加工生产，以上措施很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。
2. 圆度误差的控制
缸筒的圆度误差，标准中规定不得大于尺寸公差的1/2。出现圆度误差超差，其原因一般有两个方面：
2.1 夹紧方式：当采两端径向夹紧时，理论上磨擦面为线接触。当夹紧力小时，不能满足粗加工的夹紧需要；当夹紧力大时，夹紧部位即出现局部永久变形，造成圆度误差。
2.2 工件壁厚不均匀： 因为缸体为薄壁件，当壁厚不匀时，同一圆截面上的各点其刚度是不同的。在切削加工径向力的作用下，缸体同一截面上各处的变形是不同的，其结果也就产生较大的圆度误差。
为了获得良好的内表面形状，首先应改变夹紧方式同，采用端板和螺栓对缸体两端沿轴向进行夹紧。其次对外圆定位表面进行粗车（内孔定位），并以h10给定公差，控制其尺寸范围。同时以缸体定位尺寸为基准，在使用机床配镗孔夹具，使之与工件定位表面的间隙不超过0.1mm。这样便能基本消除上述两种因素产生的圆度误差。
3. 锥度的控制
对于锥度，标准中同样作有规定，即不得大于尺寸公差的1/2。一般情况下，缸体的精镗均采用浮动镗刀块，而镗刀块是定尺寸刀具。工件的加工尺寸由刀具本身直接保证。一旦刀刃磨损，便直接影响加工尺寸，即出现锥度。事实上，缸体内孔的锥度绝大部份是由于刀刃的磨损造成的。因此应保正浮动镗刀的刀刃精度。
精加工采用小前角或负前角是不合适的，使刃口变得不锋利，并且切屑能拉伤工件表面，而且使吃刀抗力增大，加大了刀具的磨损。另外，作为定尺寸的刀具，因考虑到刀具磨损对工件加工精度的影响，因此一般要求有较高的耐用度，即要求刀具后角较一般刀具为小，一般不超过8度。
刀具耐用度太低的原因是是刃具结构不合理造成的。针对这一情况，我们对原来刀具的刃区结构作了修改，采用直线型刀刃并对刀具角度作了一些修改。采用小的副偏角（2—3）度，减轻了单位切削刃上的切削力和热负荷，并能获得理想的薄片片壮切屑，避免工件表面的拉伤。中部设置了长度为4—6mm的修光刃，增强了切削刃，提高刀具的尺寸精度和耐用度。并在修光刃上磨一条宽度为0.15—0.20mm，后角为零度的刃带，它不仅加强了修光刃的上述作用同时还具有支承、导向、消振及对工件表面进行熨压，提高工件表面质量的作用。
4. 降低表面粗糙度的途径
事实上，上述一、三两点都与最后的表面质量有关。无论是采用浮动镗削还是采用滚压加工作为最后工序，上道工序中刀具刃区的结构形式都将是重要的因素。不合理的刀具结构形式，不仅降低了刀具的耐用度，面且将产生工件表面划伤。这是精加工中所不能消除的缺陷。精加工中在刀具的主、副刀刃之间磨出修光刃，其作用是修复已加工表面，能大大降低已加工表面的粗糙度，提高加工表面质量。为此，必须注重刀具的刃口设计。另一方面，为了保证刀具的锋利，尽可能减少磨损以保持刀具的尺寸和形状精度，须选择合适的切削液。一般浮动镗削加工中选用极压切削油（5号或7号高速机油79%，氯化石蜡20%，二烷基二硫代磷酸锌1%），或直接采用10号机械油。当采用滚压作为精加工工序时，尤其应采用油类（如机油、煤油等）润滑，这对延长工具的使用寿命和提高表面质量都有显著的效果。
结论
通过对于薄壁工件加工易变形问题分析，在合理刀具选用上都要采用相应的对策，完美的解决了问题。当然，上述的方法只是进一步减小工件变形，如果想得到更高精的工件，还需要不断的学习、探讨和研究。
参考文献：
[1]陆剑中，孙家宁.金属切削原理与刀具[M].机械工业出版社，2007.7
[2]慰华.浅析机械加工中工件变形[J].科技创新与应用，2012.7