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        探究薄壁粱類零件加工工藝

        2021-08-02 11:27:20劉貽軍
        魅力中國(guó) 2021年19期
        關(guān)鍵詞:質(zhì)量

        劉貽軍

        (中國(guó)航發(fā)湖南動(dòng)力機(jī)械研究所,湖南 株洲 412000)

        因?yàn)楸”诹活惲慵攸c(diǎn)顯著,所以進(jìn)行薄壁粱類零件加工時(shí),存在一定復(fù)雜性,其中涉及到了很多加工重點(diǎn)難點(diǎn),若薄壁粱類零件加工不到位,很容易導(dǎo)致整個(gè)零件的性能降低。薄壁粱類零件一般用于飛機(jī)梁體當(dāng)中,該位置在前機(jī)身、中央翼的對(duì)接位置,零件外形作為飛機(jī)的理論外緣,結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,并且截面小、壁薄,是典型的薄壁零件。如何把控薄壁粱類零件加工質(zhì)量,成為當(dāng)前航空航天裝配領(lǐng)域的重點(diǎn),本文將針對(duì)薄壁粱類零件加工工藝進(jìn)行詳細(xì)分析。

        一、薄壁粱類零件特點(diǎn)

        薄壁粱類零件相比以往的梁零件的“工”字結(jié)構(gòu)來說,整體呈現(xiàn)“L”形狀。薄壁粱類零件的特點(diǎn)顯著,其外廓尺寸一般為8mm×100mm×1200mm[1]。薄壁粱類零件的腹板、緣條很薄,厚度僅僅2.5mm——4.5mm。在進(jìn)行薄壁粱類零件加工時(shí),對(duì)零件加工的精準(zhǔn)度要求非常高,厚度尺寸的偏差極限不能超過±0.2mm。薄壁粱類零件的變化幅度相對(duì)較大,常規(guī)的薄壁粱類零件最低處為36mm,最高處為72mm。此類零件的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,所有的面都呈現(xiàn)出曲面,甚至一些面呈現(xiàn)出雙曲面。此外,薄壁粱類零件的閉角角度較大,緣條與腹板之間呈現(xiàn)出68°,縱深為36mm,其高度從11mm——26mm區(qū)間過渡。此類零件當(dāng)中,整體結(jié)構(gòu)當(dāng)中沒有明顯的支撐筋條,并且端頭是開敞結(jié)構(gòu),零件的毛料重量大約在74.42kg左右,整體毛料為鋁合金板材。毛料加工之后,零件重量?jī)H僅有1.37kg,金屬祛除率大約為98%左右,所以加工難度與技術(shù)要求都非常高。

        二、薄壁粱類零件加工難點(diǎn)

        薄壁粱類零件在加工的過程中具備一定難度,在實(shí)際進(jìn)行加工的過程中,零件很容易因?yàn)榧庸こ霈F(xiàn)顫抖現(xiàn)象,在此種加工環(huán)境之下,零件的尺寸、精準(zhǔn)度很難把控,并且零件的厚度與尺寸也不容易把控。此外,該類零件的閉角區(qū)域相對(duì)較大,高度較低,這樣便導(dǎo)致整個(gè)工件的加工空間狹小,對(duì)刀具的直徑、刀具下刀的深度提出了嚴(yán)格的考驗(yàn)[2]。此外,該零件閉角處呈現(xiàn)錐形,立銑刀粗加工之后,剩余量較大,并且呈現(xiàn)出分布不均勻等特點(diǎn)。在此種情況下進(jìn)行精銑內(nèi)形時(shí),很容易因?yàn)榈断髁枯^大造成刀具折斷等問題,直接破壞了零件已經(jīng)加工的表面,直接影響了整個(gè)薄壁粱類零件使用質(zhì)量。在薄壁粱類零件第二面加工時(shí),因?yàn)榱慵拈]角處具備特殊的結(jié)構(gòu),所以在進(jìn)行加工處理時(shí),往往會(huì)導(dǎo)致一定程度的質(zhì)量問題。機(jī)床在進(jìn)行擺角加工的過程中,會(huì)因?yàn)闄C(jī)床主軸與機(jī)身作用等因素,直接干涉了真空平臺(tái),所以必須要借助科學(xué)施工技術(shù)手段來進(jìn)行方箱加工,高質(zhì)量開展放棄真空吸附,確保薄壁粱類零件加工的精準(zhǔn)性。在進(jìn)行薄壁粱類零件加工時(shí),毛料的95%以上的毛料需求剔除,若在加工的過程中出現(xiàn)了毛料處理技術(shù)不當(dāng),那么很容易導(dǎo)致薄壁粱類零件形變,直接影響了整個(gè)薄壁粱類零件的質(zhì)量。

        三、薄壁粱類零件加工工藝要點(diǎn)

        (一)選擇機(jī)床

        在我國(guó)信息化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展的當(dāng)下,促使零件加工領(lǐng)域呈現(xiàn)出積極性發(fā)展態(tài)勢(shì),載薄壁粱類零件加工工藝時(shí),最為基礎(chǔ)的設(shè)備便是數(shù)控機(jī)床[3]。因?yàn)楸”诹活惲慵膭傂韵鄬?duì)較差,那么必須要借助快速切削的方式進(jìn)行加工,選擇高速銑機(jī)床,切削時(shí)90%以上的細(xì)小碎末,都會(huì)被帶走,并且可以保障加工面的熱度降低,非常適用于薄壁粱類零件加工當(dāng)中。針對(duì)零件的大閉角區(qū)域來說,便可以選擇坐標(biāo)機(jī)床C角角度大于零件閉角角度設(shè)備,滿足薄壁粱類零件加工需求。在進(jìn)行機(jī)床設(shè)備類型選擇時(shí),必須要結(jié)合數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)與薄壁粱類零件加工工藝需求合理選擇技機(jī)床設(shè)備。

        (二)選擇刀具切削參數(shù)

        在進(jìn)行切削的過程中,刀具的工作面會(huì)與被加工的材料進(jìn)行積壓、摩擦。切削加工時(shí)若走刀量過大時(shí),在機(jī)械能與熱能轉(zhuǎn)化的過程中,對(duì)刀具帶來更大的磨損[4]。刀具與零件并未冷卻便開展切削工作,那么很容易導(dǎo)致切削刀具的磨損程度提升,導(dǎo)致刀具的使用壽命變短。在薄壁粱類零件加工時(shí),所選擇的刀具可以參考表1所實(shí)際,按照VC=πDn/1000計(jì)算后,針對(duì)不同刀具、不同部位加工,選擇合理的切削參數(shù)。

        表1(薄壁粱類零件刀具切削參數(shù))

        (三)數(shù)控工藝流程安排

        因?yàn)樵陂_展薄壁粱類零件加工時(shí),需要分兩面進(jìn)行加工,兩面加工的余量相差懸殊,所以在進(jìn)行加工的過程中,必須要把控兩面不同變量。加工時(shí),腹板基本可以與底面貼平,在進(jìn)行第二面加工時(shí),需要嚴(yán)格把控零件剛性,確保腹板厚度[5]。將第一面定位之后,裝夾方式采用真空吸附,加工零件下陷及局部。第二面進(jìn)行加工時(shí),需要通過均勻布板的方式,對(duì)零件進(jìn)行壓緊加工,加工流程為“粗銑外形——精銑內(nèi)形——精銑腹板——粗銑側(cè)面凹形槽口——行切槽口區(qū)域內(nèi)形和底R(shí)——切斷”。

        (四)粗加工余量控制

        在進(jìn)行零件加工時(shí),會(huì)隨著零件壁厚的降低而促使零件剛性降低,并且零件的形變也會(huì)隨之增大。薄壁粱類零件加工時(shí),很容易導(dǎo)致銑刀出現(xiàn)顫抖的現(xiàn)象,直接導(dǎo)致加工表面質(zhì)量降低,甚至容易出現(xiàn)波紋狀態(tài)[6]。薄壁粱類零件加工與傳統(tǒng)僅留1mm余量的方式存在差異,對(duì)粗加工時(shí)余量進(jìn)行調(diào)整,零件徑向留2mm余量,軸向預(yù)留3mm余量。在改進(jìn)之后,精銑零件內(nèi)形,剛性較為良好,加工表面具備一定光滑性,可以滿足薄壁粱類零件加工需求。

        (五)閉角區(qū)毛料高度預(yù)處理

        在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床編程時(shí),需要結(jié)合薄壁粱類零件加工實(shí)際情況對(duì)閉角區(qū)域進(jìn)行分析,刀具大擺角進(jìn)行閉角加工時(shí),刀具與零件的地面需要保持20mm以上的高度,以便于確保閉角加工有足夠的空間。但是一般情況下,毛料的厚度一般在80mm,若不對(duì)毛料進(jìn)行預(yù)處理,那么刀具加工此時(shí),刀具與毛料會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重觸碰,或?qū)е碌毒哒蹟?。為了確保零件質(zhì)量,粗銑的過程中,必須要結(jié)合實(shí)際情況來除去多余的毛料,考慮到剛性需求,將剩余高度保持在20mm。

        結(jié)束語(yǔ)

        總而言之,薄壁粱類零件具備質(zhì)量輕、節(jié)約材料、結(jié)構(gòu)緊湊等諸多優(yōu)點(diǎn),可以廣泛運(yùn)用到航空航天工業(yè)當(dāng)中。但是薄壁粱類零件的剛度較低,很容易變形,并且加工精度難以保障,直接影響了薄壁粱類零件加工質(zhì)量。在進(jìn)行薄壁粱類零件加工的過程中,必須要結(jié)合航空航天裝配要求,對(duì)薄壁粱類零件進(jìn)行合理設(shè)計(jì),嚴(yán)格把控各項(xiàng)加工技術(shù)要點(diǎn),切實(shí)增強(qiáng)薄壁粱類零件質(zhì)量,為我國(guó)航空航天裝配領(lǐng)域發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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