王威 姚曉菊 王鶴亭

摘 ?要：機(jī)匣加工廠燃燒室機(jī)匣工段承制的零件因?yàn)槟壳暗能?chē)、銑加工之后無(wú)法滿足被加工零件的平面度、粗糙度要求，全部需要在車(chē)、銑加工之后周轉(zhuǎn)至鉗工進(jìn)行研磨，周轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)且鉗工工作量比較大。該次攻關(guān)主要通過(guò)刀具優(yōu)化、數(shù)控程序、裝夾優(yōu)化和工裝優(yōu)化等方面開(kāi)展工作，找到適合零件的加工方式，最終取消所有零件的研磨工序，減少零件周轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)控程序;裝夾優(yōu)化;刀具優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：V263 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

某前軸承機(jī)匣在NO.87銑內(nèi)平面工序之后研磨，以保證設(shè)計(jì)圖要求1.6的表面粗糙度。

某軸承座在NO.100精車(chē)內(nèi)孔及基準(zhǔn)工序加工前準(zhǔn)備階段要求操作者對(duì)基準(zhǔn)面進(jìn)行研磨，保證平面度達(dá)到0.01，著色面積達(dá)到100%。

某靜子內(nèi)環(huán)塊（材料2A16）在NO.25精車(chē)端面及內(nèi)孔工序、鉆鉸軸向孔工序后進(jìn)行研磨端面，用于保證精車(chē)端面槽工序中端面到槽底尺寸的0.045公差;在NO.90銑扇形段工序之后研磨，為保證徑向孔工序Φ0.1的位置度;同樣的某靜子內(nèi)環(huán)塊 （材料0Cr18Ni11Nb）在NO.40精車(chē)內(nèi)孔、鉆鉸軸向孔工序后進(jìn)行研磨端面，用于保證精車(chē)端面槽工序中端面到槽底尺寸的0.04公差;在No65去毛刺工序之后研磨，為保證徑向孔工序Φ0.1的位置度。

1 項(xiàng)目概述

目前的車(chē)、銑加工之后無(wú)法滿足被加工面的平面度、粗糙度要求，需周轉(zhuǎn)至鉗工進(jìn)行研磨，周轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)且鉗工工作量大。本攻關(guān)涉及的零件現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)量大，在周轉(zhuǎn)至鉗工研磨工序時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作者未認(rèn)識(shí)到研磨工序的重要性，部分零件工序內(nèi)容執(zhí)行不到位，造成后續(xù)精加工尺寸超差，因此在機(jī)械加工工序?qū)⑵矫娑?、粗糙度一次加工到位成為亟待解決的問(wèn)題。分析零件變形的主要原因及發(fā)生工序，制定切實(shí)有效的方法控制零件變形 。提升不同材料零件車(chē)銑加工后的尺寸精度及表面質(zhì)量，取消研磨工序。

2 問(wèn)題原因分析

由于零件自身剛性較差，且在切削過(guò)程中零件受夾緊力及切削力的雙重作用，極易產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，導(dǎo)致零件件的尺寸精度和幾何精度降低，難以保證零件的技術(shù)要求。

某前軸承機(jī)匣需要研磨是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)使用普通設(shè)備加工，加工過(guò)程中零件存在顫振現(xiàn)象，控制零件在加工過(guò)程中的振動(dòng)即可解決零件加工后表面粗糙度不合格問(wèn)題。

某靜子內(nèi)環(huán)塊，某軸承座需要研磨是受零件基準(zhǔn)平面度無(wú)法滿足加工要求的影響。在基準(zhǔn)面不平的情況下，壓緊力越大，變形越大，松開(kāi)壓板后變形越大。故裝夾壓緊力保證能夠壓住零件不動(dòng)的基礎(chǔ)上，越小越好，且需要盡量保證實(shí)體壓緊。

3 技術(shù)方案驗(yàn)證

3.1 某前軸承機(jī)匣影響因素分析及技術(shù)方案

某前軸承機(jī)匣工藝規(guī)程規(guī)定銑內(nèi)平面工序壓緊中部安裝邊進(jìn)行加工，但現(xiàn)場(chǎng)使用普通立銑加工，由于工作臺(tái)尺寸限制無(wú)法壓緊中部安裝邊，只能壓緊后端止口，力矩較大，且加工時(shí)的進(jìn)給速度需要操作者手動(dòng)控制，無(wú)法維持恒定的切削力，因此零件在加工過(guò)程中出現(xiàn)顫振現(xiàn)象，加工后表面無(wú)法滿足設(shè)計(jì)圖要求1.6的表面粗糙度。

綜上所述，制定派制可供數(shù)控設(shè)備使用的可換刀頭機(jī)夾刀具，編制數(shù)控程序，實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程中切削力的相對(duì)穩(wěn)定的技術(shù)方案。同時(shí)使用墊鐵墊起中部安裝邊后將其壓緊，減小力矩，從而達(dá)到減小零件加工過(guò)程中振動(dòng)的目的。

原某前軸承機(jī)匣銑內(nèi)平面工序使用Φ50T型銑刀采用輪廓編程，該部位余量2 mm，現(xiàn)場(chǎng)操作者手動(dòng)讓刀補(bǔ)分2層加工。2018年4月完成數(shù)控程序的優(yōu)化，數(shù)控程序在徑向自動(dòng)分為4層，無(wú)須操作者手動(dòng)讓刀，減少加工過(guò)程中的人為干預(yù)，同時(shí)使用新派制返回的專用夾具，降低零件加工過(guò)程中的顫振，在每層切深降低后零件加工后表面質(zhì)量有明顯提升，可以滿足設(shè)計(jì)圖規(guī)定的1.6表面粗糙度，研磨工序取消，

3.2 某軸承座影響因素分析及技術(shù)方案

某軸承座為保證100工序加工基準(zhǔn)的平面度，原工藝規(guī)程中已經(jīng)安排精修小端基準(zhǔn)工序來(lái)保證基準(zhǔn)平面度，然而經(jīng)過(guò)40余臺(tái)份的測(cè)量，零件的實(shí)際平面度在0.004～0.015。1）基準(zhǔn)面存在圓周方向的波浪式變形，跳動(dòng)在0.005左右。2）基準(zhǔn)面存在徑向方向的變形，外高內(nèi)低，差值平均在0.007。

經(jīng)過(guò)前期的優(yōu)化，零件加工過(guò)程中的變形基本已經(jīng)得到控制，目前的變形主要為裝夾變形。雖然前期已通過(guò)螺旋銑、輔助支承等工藝方案改善了本工序大端基準(zhǔn)面的跳動(dòng)，但是零件大端端面實(shí)測(cè)仍存在0.02～0.05的變形。 派制專用工裝，該工裝外部三處壓板可繞零件圓周360°旋轉(zhuǎn)，可在任意位置進(jìn)行壓緊，保證零件實(shí)點(diǎn)壓緊。

第二輪改進(jìn)實(shí)施情況。

使用專用夾具進(jìn)行加工，能夠有效減少裝夾變形，加工后零件端面平面度實(shí)測(cè)0.004～0.01，相比第一輪改進(jìn)后下降0.003，但是部分零件仍存在少量變形。 采用該方法配合磨加工攻關(guān)試驗(yàn)，可有效降低右圖所示翹曲，加工后自由狀態(tài)下進(jìn)行著色檢查，著色面積一次達(dá)到100%。

3.3 鋼材靜子內(nèi)環(huán)塊零件變形影響因素分析及技術(shù)方案

針對(duì)變形不大的不銹鋼零件制定措施。1）優(yōu)化加工參數(shù)，適當(dāng)降低背吃刀量。2）優(yōu)化壓緊方式，零件加工前對(duì)基準(zhǔn)面進(jìn)行著色，確定不平點(diǎn)置，裝夾時(shí)壓緊完全著色表面，避開(kāi)零件空心位置，這樣可以盡量保證實(shí)體壓緊，將裝夾變形控制到最小。3）優(yōu)化壓緊力，使用測(cè)力矩扳手?jǐn)Q緊壓板，保證零件均勻壓緊。4）優(yōu)化加工方法，在車(chē)加工最后一刀前，適當(dāng)放松壓板，然后再次壓緊。

由于不銹鋼零件密度及彈性模量較大。加工時(shí)對(duì)壓緊力及切削力有一定抵抗能力，若加工時(shí)加工參數(shù)合理，壓緊方式得當(dāng)，操作者技能水平達(dá)標(biāo)，能較好地保證加工后的質(zhì)量。

3.4 鋁材靜子內(nèi)環(huán)塊零件變形影響因素分析及技術(shù)方案

考慮到該零件研磨的主要目的是保證零件平面度，而保證零件平面度的主要目的是保證車(chē)槽工序中槽深尺寸公差，若優(yōu)化工藝路線將槽加工與端面加工進(jìn)行整合，在保證槽深尺寸的前提下即可以取消研磨工序。同時(shí)，通過(guò)前期數(shù)據(jù)分析，在相同條件下，若型面寬度減少，其平面度質(zhì)量有所提高。若在工藝中減小端面寬度，適當(dāng)優(yōu)化加工參數(shù)，也能提高零件平面度質(zhì)量進(jìn)而取消研磨工序。針對(duì)該思想，制定第二輪試驗(yàn)方案如下。1）適當(dāng)提高No21工序技術(shù)條件要求。 2）減小背吃刀量，分多次加工完成，減少零件壓緊數(shù)量及零件壓緊力。 3）優(yōu)化工藝路線，將車(chē)端面槽工序同精車(chē)內(nèi)圓工序合并。 4）機(jī)床增加地腳，減小機(jī)床自身振動(dòng)。

針對(duì)密度及彈性模量較小的鋁合金零件，合理選擇加工參數(shù)，適當(dāng)減少壓緊部位及壓緊力，提高機(jī)床及刀具剛度，操作者技能水平達(dá)標(biāo)，能較好地保證加工質(zhì)量。

4 結(jié)論

該次攻關(guān)通過(guò)對(duì)不同材料零件加工過(guò)程的生產(chǎn)以及在加工過(guò)程中對(duì)刀具選擇、加工參數(shù)、走刀路線、裝夾優(yōu)化等方面的試驗(yàn)后得到如下經(jīng)驗(yàn)。1）車(chē)加工零件端面時(shí)，通過(guò)優(yōu)化加工參數(shù)，適當(dāng)減少壓緊部位、降低壓緊力，多次小余量加工，能有效提高零件加工質(zhì)量。2）選擇合理的裝夾方式、采用高速銑（高轉(zhuǎn)速，小切深）方式可以有效提高銑加工表面質(zhì)量。3）對(duì)于裝夾變形較大（基準(zhǔn)面跳動(dòng)大）的零件，采用加工前將基準(zhǔn)面著色，然后壓緊著色完全的表面，可以有效控制裝夾變形導(dǎo)致的零件平面度超差。

參考文獻(xiàn)

[1]崔惠婷，陳蔚芳，馮婷.裝夾優(yōu)化抑制薄壁件加工振動(dòng)研究[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2016（5）：138-142.

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