□ 鄧集松 □ 吳維設(shè)

中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院 河南洛陽(yáng) 471009

1 加工難點(diǎn)分析

某縫板零件材料為2A12鋁合金,厚度最薄處僅為0.3 mm,屬于典型薄壁類(lèi)零件。這一零件上有高精度縫槽、型腔、定位孔,其中0.48±0.02 mm縫槽的位置度要求為φ0.03 mm,加工難度大。高精度縫板零件主要尺寸如圖1所示。

高精度縫板零件側(cè)邊有兩種寬度及深度不同的縫槽,拐角處要求為直角,由此限制了加工條件,只能采取慢走絲線(xiàn)切割或?qū)?cè)邊豎立起進(jìn)行銑削。最窄的直角縫寬度僅為0.48±0.02 mm,且深度為3.5±0.02 mm,若采用通常的銑削加工方式,則刀具的長(zhǎng)徑比大,很難保證尺寸加工要求,而且刀具消耗較大;若采用線(xiàn)切割加工方式,則由于各縫槽的尺寸精度及形位公差要求高,需要采用慢走絲,導(dǎo)致加工效率很低。

高精度縫板零件不易裝夾定位,側(cè)邊縫槽相對(duì)正面定位孔及正面各型腔的位置度要求為φ0.03 mm,加工過(guò)程中產(chǎn)生的切削應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致零件變形,加工精度難以保證。

2 加工方案

針對(duì)高精度縫板零件的加工難點(diǎn),制訂加工方案。

高精度縫板零件側(cè)邊的縫槽采用數(shù)控銑削加工方式。在立臥轉(zhuǎn)換加工中心上,使用兩種不同寬度的定制鋸片刀加工側(cè)邊縫槽。通過(guò)合理利用定制鋸片刀,可以大幅提高加工效率。

由于零件較薄,加工時(shí)極易產(chǎn)生變形,因此在使用高速加工中心加工時(shí),將加工完成的0.48±0.02 mm縫槽及零件大面作為定位基準(zhǔn),再加工零件上的所有型腔、定位孔,最后去除用于壓緊零件的預(yù)留部分,完成零件的加工。零件在加工過(guò)程中的變形可以通過(guò)工裝和裝夾方式來(lái)控制。

數(shù)控銑削加工縫槽時(shí),采用如圖2所示零件定位夾緊方法,能夠提高零件加工時(shí)的剛度,利于切削加工,同時(shí)可以有效控制毛刺的產(chǎn)生。

加工方案的實(shí)施可以分為三個(gè)方面:定制刀具,制作加長(zhǎng)刀桿,設(shè)計(jì)工裝與零件裝夾。

3 定制刀具

為完成高精度縫板零件的加工,專(zhuān)門(mén)定制了兩種尺寸的鋸片刀,分別為φ40×0.48 mm和φ40×0.92 mm。為保證加工質(zhì)量,鋸片刀選擇硬質(zhì)合金材質(zhì),并經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)磨削,平面度非常好,切削誤差基本能夠控制在±10.01 mm以?xún)?nèi),滿(mǎn)足縫槽的加工要求。使用鋸片刀加工的缺點(diǎn)是槽寬與刀具的厚度相關(guān)聯(lián),無(wú)法利用程序?qū)Σ蹖掃M(jìn)行調(diào)整控制,加工過(guò)程中需要通過(guò)多次測(cè)量來(lái)控制槽寬的穩(wěn)定性。

▲圖1 高精度縫板零件主要尺寸

▲圖2 零件定位夾緊方法

4 制作加長(zhǎng)刀桿

針對(duì)高精度縫板零件的加工,根據(jù)零件長(zhǎng)度與所定制的鋸片刀尺寸,自制了裝夾鋸片刀的加長(zhǎng)刀桿,同時(shí)制作墊片用于夾緊鋸片刀,以提高鋸片刀的剛性。

制作加長(zhǎng)刀桿所使用的材料為15-5PH不銹鋼,經(jīng)過(guò)熱處理時(shí)效處理,以提高硬度及耐用度。加長(zhǎng)刀桿直接裝在刀柄上,另一端的芯軸與鋸片刀相配合。為保證裝配時(shí)鋸片刀與機(jī)床主軸有較好的垂直度,制作加長(zhǎng)刀桿時(shí)要求加長(zhǎng)刀桿與芯軸的同軸度在0.01 mm以?xún)?nèi),并且與兩者之間臺(tái)階面的垂直度在0.01 mm以?xún)?nèi)。為保證加長(zhǎng)刀桿的制作精度,在對(duì)加長(zhǎng)刀桿熱處理后進(jìn)行珩磨,以保證精度要求。加長(zhǎng)刀桿裝配如圖3所示。

為提高鋸片刀的剛性,需要減少鋸片刀裝夾后刀刃裸露在外的部分。對(duì)此,在鋸片刀的兩側(cè)安裝厚度為4 mm的墊片。根據(jù)不同的槽深,制作兩套直徑大小不同的墊片,分別用于加工0.48±0.02 mm縫槽和0.92±0.02 mm縫槽。

5 設(shè)計(jì)工裝與零件裝夾

為了保證高精度縫板零件上各型腔、定位孔的加工精度,以零件大面和縫槽作為定位基準(zhǔn),需要設(shè)計(jì)數(shù)控銑削加工工裝。

將0.48±0.02 mm縫槽作為定位基準(zhǔn),在工裝上加工一組與0.48±0.02 mm縫槽相配合的凸臺(tái)。為裝夾方便,將工裝設(shè)計(jì)為內(nèi)嵌式定位,即在工裝臺(tái)上加工一個(gè)深度為0.9 mm的內(nèi)腔,在內(nèi)腔內(nèi)部留出需要定位的凸臺(tái)。

▲圖3 加長(zhǎng)刀桿裝配

零件的總厚度僅為1 mm,加工過(guò)程中很容易變形,因此需要使零件在壓緊過(guò)程中受力均勻。對(duì)此,在裝夾位置的四周加工多個(gè)均勻排列的螺釘孔,壓緊零件時(shí),在壓板下沿粘貼一層軟性材料,防止壓板直接壓在零件上,避免零件壓傷。使用整塊壓板壓在零件周邊,再加工零件的型腔、定位孔。使用蓋板墊在零件中間部位,再用壓板壓住蓋板,然后加工零件外輪廓。零件裝夾如圖4所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

筆者對(duì)高精度縫板零件的加工工藝進(jìn)行了研究,將常規(guī)慢走絲線(xiàn)切割加工方案改為數(shù)控銑削加工方案,定制了刀具,制作了加長(zhǎng)刀桿,設(shè)計(jì)了工裝,并合理裝夾零件,由此保證了零件的加工質(zhì)量,大幅提高了加工效率。

▲圖4 零件裝夾