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        典型結(jié)構(gòu)件加工工藝研究

        2016-12-31 00:00:00邵毅馬英張懿霏
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年29期

        摘 要:文章介紹了典型結(jié)構(gòu)件安裝邊零件的機械加工工藝路線設(shè)計,工藝難點分析及解決措施。包括復(fù)雜型面的零件結(jié)構(gòu)分析,工藝路線的安排,工藝方法的選擇和加工中所存在問題的解決辦法,同時還通過對刀具材料,機床特征及工件材質(zhì)的分析,選擇合理的切削用量,提高了加工效率。

        關(guān)鍵詞:安裝邊;磨削加工;切削用量;刀具

        引言

        典型結(jié)構(gòu)件-安裝邊系列產(chǎn)品是GE動力系統(tǒng)的主要產(chǎn)品之一。在轉(zhuǎn)包產(chǎn)品創(chuàng)匯額中所占比重較大,因此對安裝邊的典型零件加工工藝進行深入研究,并提出建設(shè)性改進,具有現(xiàn)實意義。

        通過對典型結(jié)構(gòu)件加工工藝和機床特點及大量實驗和數(shù)據(jù)分析,確定影響加工精度的主要因素、提出總體解決方案,編制優(yōu)化的數(shù)控加工程序,同時對機床的功能進行開發(fā),充分發(fā)揮設(shè)備的潛能。

        1 安裝邊零件結(jié)構(gòu)及其材料特性分析

        1.1 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析

        現(xiàn)生產(chǎn)的安裝邊多為改型后的帶有焊接耳座結(jié)構(gòu)。該系列零件為長方形環(huán)型結(jié)構(gòu),主要加工難點是分布在框架外部左右兩側(cè)的上下槽和大小弧段的上下槽,其中還包括上下底面的R型面和倒角,槽和R型面的加工選用成型刀具;零件精度、表面質(zhì)量及其它技術(shù)要求較高,同時零件上沿周邊排列190個φ1.52mm,深33.01mm的小孔,小孔沿周邊傾斜的角度也不同。

        1.2 材料特性分析

        安裝邊材料美國牌號為Nimonic263,相當(dāng)于我國的GH163合金。該材料的加工特性如下:(1)加工硬化十分嚴(yán)重,已加工表面的硬化程度可達基本硬度的2~5倍;(2)切削力大,為一般鋼材的2~3倍;(3)切削溫度高,刀具磨損劇烈,耐用度明顯下降。

        2 機械加工工藝路線設(shè)計

        2.1 加工過程分析

        根據(jù)對安裝邊零件的加工工藝進行分析,我們了解到該工件的重要工序尺寸為大小弧段和兩側(cè)邊的上下槽,尺寸精度高??紤]到零件有焊接耳座的要求,除在焊接坡口兩側(cè)型面留有2mm焊后機加工余量外(3處坡口),其余型面尺寸全為最終精加工尺寸,其加工步驟如下:

        銑加工表面基準(zhǔn)——磨加工表面基準(zhǔn)——半精加工內(nèi)外輪廓——精加工內(nèi)外輪廓及槽——熒光檢查——電脈沖打孔——焊接——X光檢查——熒光檢查——焊后機加工——最終檢驗

        2.2 加工方法的選擇

        2.2.1 毛料粗加工

        由于毛料為板料水切割或自由鍛件,平面度很差,沒有機械加工基準(zhǔn),所以首先安排銑基準(zhǔn)工序,由于零件在以后的精加工過程中所有尺寸均以上下表面為基準(zhǔn),且尺寸公差較嚴(yán),所以我們在銑加工上下表面之后,安排磨加工工序,以保證加工精度,但由于磨削效率較低,經(jīng)過多次試驗之后,我們將其加工余量由原來的單面0.2mm降為現(xiàn)在單面0.1mm,既提高了效率,又保證了質(zhì)量。

        2.2.2 孔的加工方法的選擇

        此安裝邊零件有190個小孔,其孔徑僅為φ1.52mm,且為角度不同的斜孔,深度為33.01mm,其長徑比大于20,這種孔的加工,采用一般的加工方法是很難達到要求的,所以采用電火花加工的方法。

        3 工藝難點分析及解決措施

        典型安裝邊的材料相當(dāng)于我國的GH163,此高溫合金很難加工,在整個安裝邊的生產(chǎn)過程中,我們遇到很多難題,但經(jīng)過反復(fù)研究試驗,都分別得到了解決。

        3.1 零件變形大,應(yīng)力大

        由于我們所用的毛料不但余量大,而且毛料為自由鍛件,平面度狀態(tài)很差,加工中極易變形,造成零件質(zhì)量很難保證,經(jīng)過試驗,采取如下措施:粗銑時增加銑基準(zhǔn)工序,加工基準(zhǔn)后,松開壓板,翻轉(zhuǎn)零件加工另一面,然后再反轉(zhuǎn)零件,重新銑基準(zhǔn)面。如此既能保證零件加工的精度,為下道工序磨加工奠定良好的基礎(chǔ),又能在加工中使應(yīng)力釋放,減小零件變形。

        3.2 磨削難問題

        與銑加工相比,該零件的磨削更加困難,主要表現(xiàn)為:(1)砂輪易粘堵塞且急劇鈍化;(2)磨削力和磨削溫度較高,磨削表面易燒傷;(3)加工硬化嚴(yán)重。

        由于GH163的磨削加工比較困難,因此正式加工前我們對GH163的磨削加工進行了大量的試驗,最終我們從以下幾個方面采取措施:

        3.2.1 砂輪的選擇

        對此高溫合金的磨削我們采用剛玉類砂輪,其優(yōu)點是磨粒韌性好,自銳性好,均熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性均較好,因此砂輪不僅磨削效率高,質(zhì)量好,而且成本低。

        3.2.2 磨削參數(shù)的選擇

        在開始試驗加工中,當(dāng)磨削深度超過0.03mm時,零件即會突然鼓起來變形,嚴(yán)重時表面有燒傷現(xiàn)象,再者GH163合金沒有磁性,無法以其本身吸附在工作臺表面,只能靠夾緊力,所以磨削時磨削深度必須嚴(yán)格控制,經(jīng)過多次試驗,我們選擇了比較合適的磨削參數(shù):砂輪直徑φ350mm,切削深度0.01~0.02mm,進給速度1400r/min。

        3.2.3 切削液的使用

        為了降低切削溫度和切削力,改善加工表面質(zhì)量,保證加工精度,提高生產(chǎn)效率,我們選擇了潤滑性和冷卻作用均優(yōu)的高效重負(fù)荷乳化切削液,并在其中添加優(yōu)質(zhì)極壓添加劑。如此不僅能降低零件的切削溫度,還起到了很好的潤滑作用。

        3.3 讓刀現(xiàn)象

        由于GH163的材料特性和NC機床主軸剛性不好的原因,在零件加工余量較大時會產(chǎn)生嚴(yán)重的讓刀現(xiàn)象。為解決這一問題,我們在數(shù)控銑加工內(nèi)外輪廓及內(nèi)槽時,在去除大的余量后,留0.1~0.2mm的余量,再精加工一刀,減小切削力,以消除由于讓刀所造成的型面上下尺寸不一致,并且保證零件的表面粗糙度的要求。

        3.4 參數(shù)改進

        在加工典型安裝邊粗,精銑時,加工參數(shù)不合理,加工效率低,為典型瓶頸工序,嚴(yán)重影響生產(chǎn)順利進行,同時也大大增加了操作者的勞動強度。

        經(jīng)過反復(fù)試驗,選用硬質(zhì)合金刀,在切削過程中,選擇小的吃刀量,較高的主軸轉(zhuǎn)速,比較大的進給量進行切削,將粗銑左右耳背程序的參數(shù)調(diào)整為S=1800,F(xiàn)=450,精銑左右耳背程序的參數(shù)調(diào)整為S=2800,F(xiàn)=1200,這樣大大提高了加工效率。

        4 結(jié)束語

        通過對典型安裝邊零件的工藝研究,并投入到成批生產(chǎn)及交付,實踐可以證明該零件的工藝路線及工藝方法是正確有效,同時也為以后典型結(jié)構(gòu)零件縮短研制周期、保證零件質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。

        參考文獻

        [1]金屬機械加工工藝人員手冊[M].上??萍汲霭嫔?

        [2]機械加工工藝手冊[M].機械工業(yè)出版社.

        [3]航空制造工程手冊[J].金屬材料切削加工.

        [4]中國航空材料手冊[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.

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