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        大直徑薄壁盤件加工技術(shù)的研究

        2016-11-30 20:00:03鄭琪然沈陽黎明航空發(fā)動機集團有限責(zé)任公司遼寧沈陽110043
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2016年2期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控加工

        時 旭 鄭琪然 于 潔(沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110043)

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        大直徑薄壁盤件加工技術(shù)的研究

        時 旭鄭琪然于 潔
        (沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責(zé)任公司,遼寧沈陽110043)

        摘要:大直徑薄壁盤,材料為鈦合金,該工件直徑大壁薄易變形,幅板壁厚僅3mm,有環(huán)形Ω榫槽、篦齒,輻板屬于懸臂結(jié)構(gòu),且在輻板中下方與工件安裝邊結(jié)構(gòu)形成狹窄深內(nèi)腔,尺寸及技術(shù)條件要求嚴(yán),加工工藝性差,給機械加工帶來很大難度,尤其是要控制工件加工變形和加工中振刀問題。因此,在刀具選擇和加工方法上采取一定的措施,開展復(fù)雜薄壁盤件數(shù)控加工試驗工作,選擇合適型面刀具材料和結(jié)構(gòu),同時嘗試在全程序無干預(yù)數(shù)控加工程序中加入自動對刀、自動測量控制程序,實現(xiàn)由機床按程序自主全自動控制整個加工過程,消除或盡可能減少人為干預(yù)次數(shù),為類似盤類工件加工時提供了可借鑒的經(jīng)驗。

        關(guān)鍵詞:薄壁盤件;數(shù)控加工;全程序控制加工

        工件材料為鈦合金,該件屬于大直徑薄壁懸臂結(jié)構(gòu)工件,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,工藝性差,其中外圓處環(huán)形Ω槽和薄壁輻板給加工帶來很大困難。通過對該工件的機械加工研究,從工藝路線、刀具結(jié)構(gòu)、切削用量、模擬加工和自主控制數(shù)控程序應(yīng)用方法等方面進(jìn)行分析、研究。掌握這種大直徑薄壁盤件的自主控制全自動加工技術(shù),該類工件的制造水平,在同類工件上推廣應(yīng)用。

        1 制定工藝前準(zhǔn)備

        1.1 工件難點分析

        薄壁盤材料為鈦合金,屬于大直徑薄壁結(jié)構(gòu)工件,尺寸公差及技術(shù)條件要求嚴(yán)格,大多數(shù)在0.01mm~0.05 mm,加工工藝性差,該件的結(jié)構(gòu)決定其剛性差,加工中受力對工件影響很大。在加工過程中薄壁輻板、環(huán)形Ω槽的數(shù)控加工測量和薄壁件的防變形加工是加工難點。

        2 工藝方法的確定及數(shù)控加工

        2.1 加工工藝路線的制定

        分析工件的圖紙要求,根據(jù)毛坯來料狀態(tài)進(jìn)行工藝路線編制,來料為最終熱處理粗車后狀態(tài),但表面粗糙度達(dá)不到超聲波工序的要求,所以毛料后安排光刀工序,之后進(jìn)行粗車,去除余量后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理,經(jīng)過半精車后腐蝕檢查,最后精車型面和噴丸平衡等工序。

        2.2 數(shù)控程序的編制

        數(shù)控加工程序的編制直接影響到工件的加工效率和加工質(zhì)量,尺寸和技術(shù)條件能否滿足設(shè)計圖紙的要求,數(shù)控加工程序起到至關(guān)重要的作用。原采用輪廓方式手工編程,這種數(shù)控程序在加工中比較靈活,但需要高技術(shù)有加工經(jīng)驗的操作者來完成研制加工,否則一些尺寸和技術(shù)條件很難保證?,F(xiàn)編制方式完全采用無人干預(yù)的數(shù)控程序,在此基礎(chǔ)上,借助設(shè)備中的機內(nèi)對刀儀和在線測量系統(tǒng),通過二次開發(fā)機床指令,使對刀儀和在線測頭通過一條指令即可在程序中實現(xiàn)功能調(diào)用,完全將操作者從繁重的操作勞動中解脫出來,實現(xiàn)由機床按程序自主全自動控制整個加工過程,機床操作員在過程中只需在需要時按動“綠色”的程序啟動按鈕,消除或盡可能減少人為干預(yù)次數(shù),故此種加工方式稱之為GBT加工,即Green Button Technology綠色按鈕工藝。以該工件為載體來驗證這種方法加工的關(guān)鍵技術(shù),驗證GBT全新方法的可行性。

        2.3 內(nèi)腔的數(shù)控加工

        該工件采用全程序無干預(yù)數(shù)控加工模式,因此在編制數(shù)控程序過程中,將加工中包含的信息全部在數(shù)控加工程序中體現(xiàn),包括下面榫槽的數(shù)控加工。因此在掌握刀具信息后,將走刀路線、切削深度(每層切削嘗試)、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等加工信息編制在數(shù)控程序當(dāng)中,通過軟件模擬校驗。半精加工的工件余量大,內(nèi)腔的部分腔體仍然是實體,沒有走刀空間,所以采用擺線的方式將工件余量去除掉,在使用對刀儀校準(zhǔn)刀具后,同時進(jìn)行校驗,驗證合格后開始加工,刀具在腔體內(nèi)連續(xù)切削,直至換刀點進(jìn)行更換刀片或刀具,期間無需操作者過多干預(yù),尤其在腔深處,程序每行設(shè)置進(jìn)給參數(shù),以達(dá)到最佳的切削狀態(tài)。

        2.4 環(huán)形Ω榫槽的數(shù)控加工

        因榫槽在未形成之前中心是不固定的,根據(jù)精車后的型面基準(zhǔn)才可能確定中心線的位置,在半精車工序中只將榫槽處粗車一個方槽,大部分余量將在精加工工序完成。在精加工工序中首先盡可能多的去除余量,用外圓外較精的尺寸作定位,槽口只留有少量的余量,然后使用槽專用刀具先將左右兩側(cè)槽粗開,單邊留有一定的余量,然后再精車左側(cè)槽,為防止讓刀,將軌跡重復(fù)走兩遍,將槽左側(cè)位置固定好后,以左側(cè)槽為基準(zhǔn)加工右側(cè)槽。

        結(jié)語

        經(jīng)過對薄壁件加工技術(shù)的研究,開辟了一種加工大直徑薄壁盤類結(jié)構(gòu)的新方法,GBT數(shù)控加工技術(shù)保證工件按時間交付,同時也為今后類似結(jié)構(gòu)的盤類件加工奠定了的基礎(chǔ),可在類似工件上推廣應(yīng)用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]柯明揚.機械制造工藝學(xué)[M].北京:航空航天大學(xué)出版社,1996.

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        [3]黃鶴汀,吳善元.機械制造技術(shù)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000.

        [4]陳日曜.金屬切削原理第2版[M].北京:機械工業(yè)出版社,2000.

        [5]孔德音.機械加工工藝基礎(chǔ)第2版[M].北京:機械工業(yè)出版社,1998.

        [6]上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會.金屬切削手冊[M].北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2006.

        中圖分類號:TH162

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

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