劉 健 張許華

（許昌煙草機械有限責(zé)任公司，河南 許昌 461000）

0 引言

高度機電一體化的濾棒成型設(shè)備中，煙槍布帶快速循環(huán)帶動卷煙紙在煙槍組件中高速運轉(zhuǎn)（600 m/min），整個煙槍組組件內(nèi)部，形成法向間隙高度一致的曲面型腔，如果法向間隙波動大，布帶使用壽命和成形質(zhì)量都將受到嚴(yán)重影響，增加設(shè)備故障率和調(diào)試時間，影響生產(chǎn)。因此，煙槍組件內(nèi)部方向間隙的高度一致性決定了煙槍組件中相關(guān)零件很高的輪廓度設(shè)計要求。

1 煙槍前底板零件簡介

煙槍底板零件（圖1）是濾棒成型機組煙槍組件中典型的具有曲面高輪廓精度要求的主要關(guān)鍵零件之一。零件上的喇叭口形曲面采用慢走絲線切割上下異形的方式加工。設(shè)計圖紙要求加工后喇叭形曲面100、160截面線輪廓度公差0.04（形狀公差值），如圖2所示。

2 攻關(guān)加工中遇到問題

零件上的喇叭口形曲面采用慢走絲線切割上下異形的方式加工。經(jīng)兩次參數(shù)選擇，試加工，指定截面線輪廓度都無法達到設(shè)計圖紙要求。

圖1 煙槍底板設(shè)計模型

根據(jù)設(shè)計圖紙（圖3）中數(shù)據(jù)，提取偏置的慢走絲線切割上下異形加工參數(shù)（表1），使用兩種參數(shù)組，進行數(shù)控線切割加工，檢測結(jié)果（表2）顯示，零件對應(yīng)截面線輪廓精度遠達不到設(shè)計圖紙要求。

表1 根據(jù)設(shè)計圖紙數(shù)據(jù)確定的參數(shù)組1、2

圖2 100、160截面 輪廓度要求

圖3 設(shè)計圖紙局部

表2 應(yīng)用參數(shù)組1、2進行上下異形加工后的檢測結(jié)果

3 問題分析及解決過程

針對使用上述兩組參數(shù)方案，進行零件數(shù)控線切割加工，無法達到設(shè)計圖紙要求的情況，結(jié)合零件設(shè)計造型原理和慢走絲線切割設(shè)備（U86）上下異形的加工特點，深入分析后找到問題癥結(jié)所在。具體過程如下：

3.1 建立對比組數(shù)據(jù)模型

首先，根據(jù)設(shè)計造型方法，應(yīng)用Creo 2.0軟件邊界混合功能，建立布帶中心設(shè)計基準(zhǔn)面，向外偏置0.3，得到設(shè)計模型喇叭形曲面。

然后，在同一個坐標(biāo)系中，根據(jù)線切割上下異形分段強制對接切割的特點，分段進行數(shù)據(jù)段草繪，完成邊界混合，建立可分段編輯數(shù)據(jù)的，線切割上下異形加工數(shù)學(xué)仿真曲面。

最后，建立100、160兩個位置的基準(zhǔn)平面，并通過曲面求交的方法，分別建立兩組共4條輪廓線，如圖4所示。

圖4 100、160基準(zhǔn)面與曲面求交形成截面輪廓曲線

3.2 理論加工輪廓誤差分析及處理

保持設(shè)計曲面與100、160兩個位置的基準(zhǔn)平面求交得到的輪廓線組（下文簡稱設(shè)計組）不變，編輯仿真曲面與100、160兩個位置的基準(zhǔn)平面求交得到的輪廓線組（下文簡稱仿真組）關(guān)鍵對接數(shù)據(jù)，實現(xiàn)設(shè)計組與仿真組的對比分析。通過仿真組分段對接部分、上下異形兩個數(shù)據(jù)鏈組、圓弧對線段部分、線段的長度實現(xiàn)參數(shù)變化。使用前期試加工的6.36和5.89兩組圓圓弧段對應(yīng)的線段長度參數(shù)值，進行加工理論誤差分析。

在建立的設(shè)計組和仿真組曲面的正向投影視圖中（投影方向，如圖4所示），使用指定截面輪廓線區(qū)域范圍內(nèi)，法向偏差最大位置的偏差尺寸數(shù)值，對理論加工輪廓誤差值進行標(biāo)定，如圖5所示。

圖6 理想?yún)?shù)法向誤差不足0.002

經(jīng)過分析筆者發(fā)現(xiàn)使用兩組參數(shù)形成的曲面與設(shè)計模型偏置后曲面對應(yīng)截面線輪廓度理論法向輪廓誤差均超過設(shè)計圖紙要求。與使用上述兩種參數(shù)組進行線切割加工的測量結(jié)果，符合程度高，進一步證實了仿真結(jié)果的正確性，見表3。

表3 參數(shù)方案1、2法向輪廓理論誤差值

經(jīng)分析確認(rèn)，煙槍底板喇叭口型曲面的數(shù)控上下異形線切割加工的加工參數(shù)選用不合理。深入對比還發(fā)現(xiàn)，參數(shù)1形成的曲面，對實體零件整個曲面完全過切；參數(shù)2形成的曲面，對實體零件曲面完全切入不足。因而，理想?yún)?shù)必然是介于1、2間的一個中間數(shù)值。

在5.89～6.36，編輯分段對接部分，上下異形兩個數(shù)據(jù)鏈組，圓弧對線段部分線段長度。采用兩數(shù)值區(qū)間的中間值6.125時，理論輪廓誤差標(biāo)定值約0.01，但是仍然完全切入不足。繼續(xù)微調(diào)（增大）數(shù)據(jù)，最后確認(rèn)，線段長度6.16為理想數(shù)據(jù)，該數(shù)值下，理論法向誤差實測不足0.002 ，如圖6所示。

4 理想?yún)?shù)應(yīng)用效果

應(yīng)用參數(shù)，使用慢走絲線切割機床進行加工，加工出來的零件經(jīng)檢測，指定截面線輪廓度測量值均達到0.04以內(nèi)，符合設(shè)計要求。成功解決煙槍底板喇叭口形曲面，數(shù)控線切割加工，截面線輪廓度超差問題。該技術(shù)手段已經(jīng)應(yīng)用于多種不同規(guī)格煙槍底板零件的線切割加工，穩(wěn)定可靠。

5 結(jié)語

作為濾棒成型設(shè)備的主要關(guān)鍵部件，煙槍主要依賴進口。部件中，多個零件需要進行上下異形線切割加工，加工后的曲面精度控制一直是亟待攻克的難題。在用戶日趨強烈的多元化設(shè)計需求的情況下，從設(shè)計到加工，攻克此類問題顯得尤其迫切。應(yīng)用Creo 2.0軟件，實施逆向仿真，找到癥結(jié)。通過加工參數(shù)區(qū)間查找的手段，獲得理想的線切割加工參數(shù)。該技術(shù)手段的應(yīng)用，使煙槍底板的加工理論輪廓誤差穩(wěn)定控制在微米級，為后續(xù)該類進口零件的國產(chǎn)化攻關(guān)試制，打下堅實基礎(chǔ)，意義重大。