許 凱 陳小波 謝如平 陳 剛

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川618000)

某異形接管是我公司某石化設(shè)備容器產(chǎn)品的關(guān)鍵零件之一，該零件上部為小法蘭，下部為異形接管部分。下部的異形接管將與球形封頭進行組焊，其內(nèi)、外表面均為球面，外球面與接管相接部分為變徑倒角，異形接管的中間有貫通的通孔。該異形接管制造方案：自由鍛鍛造→粗加工→UT檢測→調(diào)質(zhì)熱處理→性能檢驗→UT檢測→數(shù)控精加工符圖。異形接管精加工模型和毛坯模型如圖1所示。

1 加工難點

對比異形接管的精加工三維模型和毛坯三維模型，可以清楚地看出工件下部的異形接管部分加工余量非常大，而工件可用的夾持部分(上部法蘭部分)非常小，造成工件精銑底部異形接管時，工件的夾持剛性差，裝卡困難。

根據(jù)我公司現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)安排情況，計劃采用三軸數(shù)控龍門銑銑削異形接管部分。數(shù)控銑削該工件下部異形接管外形時，需分上、下兩面分別銑削，還需采用直角銑頭銑削接管下部內(nèi)凹球面，總共需要進行3個方位銑削。因工件與封頭組焊部分為斜錐面，采用常規(guī)的V型鐵支撐時，難以保證大余量、長時間加工過程的裝卡穩(wěn)定性。故加工難度主要在于第二面和第三次銑內(nèi)球面時的裝卡，如何保證切削過程中有足夠的夾持強度是急需解決的難題。

2 解決方案

數(shù)控精銑異形接管的關(guān)鍵在于如何規(guī)劃和分解外形數(shù)控精加工步驟，針對每一個加工步驟，制定相應(yīng)的裝卡方案。針對三軸數(shù)控龍門銑銑削此異形接管，工件精加工步驟可以按如下方案進行分解：首先，工件先臥置壓緊，銑削第一面。然后工件翻面，銑削第二面，銑削時留出部分厚度暫不銑削，作為第三步銑削接管內(nèi)球面時的裝卡用筋板。之后采用直角銑頭銑削異形接管下部的內(nèi)球面。具體實施步驟如下：

(1)在第一面加工時，采用V型鐵支撐工件上部法蘭和下部回轉(zhuǎn)的毛坯面，法蘭端施加壓塊壓緊，尾部中心孔采用圓鋼進行壓緊，即可完成異形接管第一面精加工的裝卡固定，如圖2所示。

圖3 設(shè)置中間筋板裝卡的工件
Figure 3 Workpiece clamped with the middle rib plate

圖4 異形接管底部內(nèi)球面精加工圖
Figure 4 Finishing of inner spherical surface at the bottom of special-shaped connecting pipe

圖5 精加工完成的異形接管實物
Figure 5 Finished special-shaped connecting pipe

(2)第一面加工完成后，工件旋轉(zhuǎn)180°翻面，執(zhí)行第二面加工。此時，用墊鐵支撐已經(jīng)完成一半銑削的底面，同時壓緊法蘭端和尾部中心孔，完成工件裝卡和壓緊，進行工件翻面后的第二面加工。銑削時，在異形接管接近內(nèi)孔中心位置，留出部分厚度暫不銑削，作為第三次裝卡銑削接管內(nèi)球面時的裝卡用筋板。

(3)第三次裝卡時，在上序預(yù)留的筋板下設(shè)置墊鐵支撐，然后采用千斤頂壓緊工件預(yù)留的加強筋板，從而完成工件的裝卡壓緊，然后采用直角銑頭銑削底部接管的內(nèi)球面，裝卡如圖3所示。

(4)按第一次裝卡方位，用V形鐵支撐上部法蘭和下部接管，壓緊法蘭，同時用圓鋼壓緊尾部內(nèi)孔，完成最后清銑筋板序的裝卡。根據(jù)相應(yīng)數(shù)控程序，銑除中間裝卡用筋板。

通過以上幾個加工步驟分解，巧妙設(shè)置中間裝卡用筋板，通過分步加工，完成異形接管外形的數(shù)控精銑。

3 編程和加工試驗

根據(jù)上述分步加工方案，共需4次裝卡進行異形接管外形數(shù)控精加工。采用NX10軟件進行三維建模和數(shù)控編程。首先根據(jù)異形接管的精加工圖紙，建立出工件精加工三維模型、毛坯模型。根據(jù)每一步的裝卡情況，建立出每一步的壓塊模型。數(shù)控編程時，每一個裝卡位都分粗加工和精加工兩步。粗加工選用型腔銑策略，選用125R2粗加工刀具，設(shè)置每層切深1 mm，走刀速度3000 mmmin，轉(zhuǎn)速1000 rmin，編制毛坯粗銑程序；精加工選用等高精銑策略，選用125R8精加工刀具，設(shè)置每層切深0.8 mm，走刀速度2000 mmmin，轉(zhuǎn)速1000 rmin，編制數(shù)控精銑程序；按此方法，編制出4個裝卡方位的數(shù)控程序。異形接管底部內(nèi)球面精加工圖見圖4。

采用三軸數(shù)控龍門銑，開展加工試驗。在每一步加工中，都統(tǒng)一選擇法蘭端端面和內(nèi)孔中心進行找正和對刀，即選擇同一基準進行找正和加工，以盡量避免多次裝卡找正造成的累計誤差。經(jīng)試驗，按照以上方案和數(shù)控程序，順利完成了異形接管的外形加工，經(jīng)過尺寸檢驗，完全滿足圖紙要求。精加工完成的異形接管實物見圖5。

4 結(jié)語

本文分析了異形接管的結(jié)構(gòu)特點和加工難點，有針對性地對數(shù)控精加工步驟進行分解，創(chuàng)新性的設(shè)置中間裝卡用筋板，解決了工件精銑外形時的裝卡難題，并順利完成異形接管外形的數(shù)控精加工。實踐證明，本文提出的工藝解決方案和數(shù)控編程方案，可以有效地解決異形接管加工時的裝卡難題，同時此方法也可以在其余類似的異形接管數(shù)控加工中推廣應(yīng)用，解決異形零件精加工難題。