喬娜

[關(guān)鍵詞]外形閉角;殘留;工藝流程;程序編制

隨著我國的經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會在不斷的進(jìn)步，在板材高速銑加工范圍內(nèi)，對航空結(jié)構(gòu)件加工中出現(xiàn)的外形閉角殘留進(jìn)行了定義和分析，通過具體實例給出了外形閉角殘留的幾種去除方法，分別對各個方法的適用范圍及存在的優(yōu)缺點進(jìn)行了闡述與研究。

在現(xiàn)代軍工、航天等工業(yè)中，高速銑削已廣泛用于加工技術(shù)要求較高的精密傳感器的安裝平臺，但精度和效率間的矛盾一直困擾著相關(guān)業(yè)界。加工中的變形直接影響零件精度，這是生產(chǎn)中長期存在的技術(shù)難題。目前，在這方面加工工藝及相關(guān)研究方面還不深入，控制加工中變形的相關(guān)工藝措施不完善。由于變形程度隨零件尺寸的增大而加劇，這種狀況若不加以解決，會嚴(yán)重制約相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。因而研究高速銑削加工變形的機(jī)理及制定相應(yīng)的工藝措施，對于提高我國相關(guān)工業(yè)的發(fā)展水平具有重大的理論意義和工程應(yīng)用價值。

一、加工閉角零件的原理

針對現(xiàn)有兩種閉角零件加工方法出現(xiàn)的問題，引進(jìn)了一種錐度銑刀，用于加工具有閉角結(jié)構(gòu)的零件。該錐度銑刀是一種切削部位呈圓錐狀，柄部為圓柱狀的銑刀。刀具切削部位直徑要大于刀具夾持部位直徑，這樣可以在三坐標(biāo)上直接加工一定范圍內(nèi)的閉角零件，而不需要采用專用的角度工裝。不僅節(jié)約了五坐標(biāo)數(shù)控資源及工裝成本，而且還提高了零件加工中的周轉(zhuǎn)效率，避免了零件重復(fù)裝夾造成的定位誤差。

二、外形閉角殘留的去除方法

（一）夾具法

根據(jù)對外形閉角殘留的形成原因所做的分析，可以發(fā)現(xiàn)，只要消除了刀具與工作臺之間的干涉，就可以將殘留去除，刀具與平臺的干涉高度值h′=h。由于板材單面加工，都是以工作臺定位，要想升高零件的加工位置，切削時給刀具與工作臺間留出足夠的空間，就需要增制一套銑切夾具。在工作臺上完成全部加工后，再在夾具上去除外形閉角殘留。夾具法的應(yīng)用涉及工藝流程更改、數(shù)控程序編制和夾具設(shè)計共三個方面。①工藝流程的更改。保持原數(shù)控工序內(nèi)容不變，僅在原數(shù)控工序后，增加銑外形閉角殘留工序。②數(shù)控程序的編制。與編制精銑外形程序相仿，區(qū)別僅在于加工底面偏值中設(shè)置負(fù)值，其偏值大小，應(yīng)略大于閉角殘留高度。③夾具的設(shè)計。夾具的設(shè)計是實現(xiàn)夾具法的關(guān)鍵，首先需要考慮零件的定位方式，根據(jù)零件以工作臺定位加工后的狀態(tài)選取定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)合理定位;其次需要考慮夾具高度，夾具高度是消除干涉的關(guān)鍵因素，夾具高度值應(yīng)大于刀具與工作臺干涉高度值h′;最后需要考慮夾具外部輪廓，避免刀具與夾具干涉。以某機(jī)前座艙側(cè)地板為例，零件單面加工，一側(cè)外形為變化外形閉角，腹板上有2-Φ18H9工藝孔，根據(jù)在數(shù)字模型上量取的外形閉角的角度及所選刀具的直徑計算得到最大閉角殘余高度值約為12mm。因此產(chǎn)生的銑切夾具設(shè)計思路，是以零件底平面和2-Φ18H9工藝孔定位，夾具高度選定為14mm，夾具外廓按零件外形最小輪廓投影制造，此工裝即可滿足去除外形閉角殘留要求。夾具法適用于外形閉角的角度變化且易于定位裝夾的零件，從外形閉角殘留高度的計算公式可以看出，當(dāng)外形閉角的角度發(fā)生變化時，外形閉角殘留高度也隨之變化，使用按照外形閉角殘留高度最大值設(shè)計出的夾具，可以保證在數(shù)控加工中完全去除外形閉角殘留，零件易于定位裝夾，可以很容易地設(shè)計并制造夾具。夾具法的優(yōu)點，在于對工藝方案的改動量小，保留了原有工藝流程的全部內(nèi)容及順序，編程工作量小，編程難度低，易于推廣和實施;缺點在于增加了夾具設(shè)計、制造的工作量和零件生產(chǎn)成本。

（二）刀具進(jìn)給方向的選擇

通常情況下，軋制板料存在較明顯的各向異性，即沿垂直于軋制方向上的屈服應(yīng)力δ0.2大于平行軋制方向的材料的屈服應(yīng)力。所以在銑加工時，刀具的行進(jìn)軌跡應(yīng)盡可能選擇與板料軋制方向一致，這樣可以有效地減少切削應(yīng)力的產(chǎn)生。

（三）連接筋法

閉角外形開敞的零件在加工正面內(nèi)形時需將預(yù)銑切部位完全切開，無法保證毛料的封閉。對于這種結(jié)構(gòu)的零件，可以在外形切斷前保證預(yù)銑部位的封閉，在外形切斷后將殘留物去除，通過連接筋保持零件穩(wěn)固。連接筋法的應(yīng)用同預(yù)銑法相同，涉及工藝流程更改和數(shù)控程序編制兩個方面。①工藝流程的更改。在原數(shù)控工序前，增加預(yù)銑外形閉角殘留工序;在原數(shù)控工序末尾，增加銑殘留工步;在原數(shù)控工序后，增加鉗工工序裁切連接筋。②數(shù)控程序的編制。連接筋法的程序編制與預(yù)銑法大致相同，除在閉角外形處建出輔助面外，還需在模型四周建出連接筋，連接筋個數(shù)及寬度，視零件大小而定，位置沿零件四周均部。以某機(jī)11A肋為例，零件單面加工，閉角外形開敞，在模型上建出預(yù)銑面、預(yù)銑高度面、檢查面和連接筋。預(yù)銑及銑外形程序與預(yù)銑法程序編制相同，編制內(nèi)形程序時，以零件和檢查面選取導(dǎo)動邊界;編制切斷程序時，以連接筋作為檢查面;此外還需編制銑殘留程序。

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