吳申凱

（中國電子科技集團(tuán)第二十一研究所，上海 200233）

無磁不銹鋼C286轉(zhuǎn)軸銑削加工問題分析及解決措施

吳申凱

（中國電子科技集團(tuán)第二十一研究所，上海 200233）

在試制C286材料轉(zhuǎn)軸鍵槽的過程中，暴露出此材料難以銑削，刀具磨損快，形位公差難以保證等問題。本篇文章針對銑工序中出現(xiàn)的加工問題，提出了相應(yīng)的解決措施，保證了本工序所要求的零件尺寸精度要求，并提高了生產(chǎn)效率。

C286；轉(zhuǎn)軸銑削；加工方案

0 引言

圖1為所要加工的轉(zhuǎn)軸零件結(jié)構(gòu)簡圖，銑工序要求在￠40外圓上加工出兩條180度對稱的深4、寬60-0.02、長85的鍵槽，鍵槽位置度要求為與軸線對稱度0.02。本文就該零件在加工中心機床上實現(xiàn)高精度、高效、批量穩(wěn)定加工所采取的加工方案中的具體措施進(jìn)行探討。

圖1 轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)簡圖

1 C286材料性能分析

無磁不銹鋼有的優(yōu)點很多，比如說導(dǎo)磁率較低，強度高，耐腐蝕和抗氧化。在時效處理后其抗拉強度為1150以上，而屈服強度為900以上，延長率為10%，機械性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)強于1Cr18Ni9Ti不銹鋼，1Cr18Ni9Ti其抗拉強度為550以上，而屈服強度為200以上，延長率為40%。由于C286的突出性能被用于航天、航空等行業(yè)。但也由于它的硬度高等特點也給機械加工方面帶來了一系列的影響，所以我們必須要認(rèn)清楚它存在的問題是什么，然后再進(jìn)行針對性的解決，這樣就可以為以后更好的使用提供理論基礎(chǔ)。

2 異常問題及解決方案

2.1 粗銑時銑刀磨損快

2.1.1 異常問題

粗銑方案為5毫米涂層硬質(zhì)合金立銑刀加工6毫米槽至5.8寬，切削參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速N=1500r/ min，進(jìn)給速度F為60mm/min，深1mm。加工后，檢查刀具，刀尖易磨損嚴(yán)重，已切削部分的側(cè)刃刃口已崩壞，導(dǎo)致加工時道具擠壓工件造成震動和刀具與零件摩擦產(chǎn)生的熱量多引起過多的殘余應(yīng)力使轉(zhuǎn)軸鍵槽加工處外圓變形跳動大于圖紙要求，并且未加工完工件刀具需要更換，降低了生產(chǎn)效率增加了加工成本。

2.1.2 解決方案

在機床、刀具和切削液不改變的情況下，經(jīng)過多次刀具加工參數(shù)的試驗，選取效率和質(zhì)量相對平衡的切削參數(shù)。使用層切法每次走刀切削深度為0.1mm，這樣有利于散熱降低切削溫度，刀具加工時才會振動小，減少磨損速度，進(jìn)給速度f改為600mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S設(shè)為2500r/min。加工中Z軸方向反復(fù)出現(xiàn)有相同軌跡的走刀路線分行反復(fù)走刀，深4mm加上磨余量0.3mm，每層切深0.1需要走43次，采用子程序比較方便，就不需要操作人員重復(fù)在主程序里重復(fù)輸入加工軌跡。

程序如下:

O0001（主程序）

T1M6;

G90G54X-3.Y0M3S2500A0;

G43Z20.3H1M8;

M98P0002L43;

G90G0Z50.;

G0Z180;

G43Z20.3H1M8;

M98P0002L43;

G90G0Z50.;

M5;

M9;

M30；

O0002(子程序)

G91G0Z-0.1

G90G41G1Y-3.D2F600;

X82.5;

G3Y3.J3.;

X-5.;

G40G0Y0;

M99;

2.2 精銑時鍵槽尺寸公差超差

2.2.1 異常問題

在粗銑和精磨之后，加工鍵槽在裝夾后用百分表檢測加工表面外圓時發(fā)現(xiàn)外圓直線度大于0.02，這樣加工出的鍵槽的對稱度超差。

解決方案：先檢查零件發(fā)現(xiàn)外圓無異樣，發(fā)現(xiàn)中心孔有破損，判斷是之前粗銑時使轉(zhuǎn)軸震動與頂針摩擦造成，所以需要添加研磨中心孔的工序。研磨后，在機床上用百分表檢查轉(zhuǎn)軸￠40外圓直線度在0.005左右，是卡盤，頂針與機床精度的原因，圖紙要求鍵槽對稱度0.02，所以誤差可以接受。

2.2.2 異常問題

解決方案：雖然上步粗加工時只留了0.2的余量，但是由于C286材料硬精銑時刀具發(fā)生讓刀現(xiàn)象，鍵槽加工屬于對稱銑削兩側(cè)面一邊為順銑，另一邊為逆銑，如圖2所示。

順銑一側(cè)的表面粗糙度相對于逆銑一側(cè)的表面粗糙度好，而且逆銑一側(cè)發(fā)生了讓刀，所以鍵槽中心偏向順銑一側(cè)。

針對這情況增加一把5mm半精銑刀，去除之前產(chǎn)生的變形余量，利用設(shè)置機床刀具補償，將鍵槽寬度尺寸加工到5.96mm，因為單邊切削余量大約0.1，讓刀量一般不會大于0.02，所以半精加工到比最終尺寸的下偏差小0.02，就是足夠待加工尺寸余量了，而且6mm精銑刀的切削量少最終精加工時可以避免讓刀。在6mm銑刀加工前用百分表檢查轉(zhuǎn)軸外圓中心和鍵槽中心，如果有偏差，在機床坐標(biāo)系中修改零件中心坐標(biāo)。修改后直接用6mm銑刀精加工，加工后用專用塞規(guī)檢測寬度尺寸，用專用對稱度檢測工具檢測鍵槽對稱度。半精加工切削參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速S1500，進(jìn)給量F150；精加工切削參數(shù)為主軸轉(zhuǎn) 速S1500，進(jìn)給量F120。

圖2 對稱銑削鍵槽

2.2.3 異常問題

卡盤夾持的轉(zhuǎn)軸外圓，由于為了加工時避免夾持端外圓與加工處外圓不同心，所以沒有在卡盤上加銅皮保護(hù)轉(zhuǎn)軸外圓，而留下夾持痕跡。

解決方案，在夾持外圓留0.2的精磨余量待鍵槽加工完，在磨床上加工。

3 工藝流程安排

綜上所述，無磁不銹鋼轉(zhuǎn)軸零件工藝的流程設(shè)計如下：粗車→固溶→半精車→時效去應(yīng)力→研磨中心孔→精車→粗磨→粗銑→研磨→精磨→精銑→精磨。

4 結(jié)語

經(jīng)過以上的分析和解決方案的落實，無磁不銹鋼轉(zhuǎn)軸小批量試制得以完成，在質(zhì)量方面達(dá)到圖紙要求，在加工效率與刀具使用成本方面也取得了良好的效果。在今后的工作中將繼續(xù)總結(jié)與改進(jìn)，逐步提高此類產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。

[1]鄭修本.機械制造工藝學(xué)[M].機械工業(yè)出版社，2004.

[2]譚永剛，陳江進(jìn).數(shù)控加工工藝[M].國防工業(yè)出版社，2009.

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