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        盲孔硬材料數(shù)控銑削螺紋深度不合格解決方案

        2023-11-24 14:28:24何東方何坤王憲龍謝長超呂娟娟
        金屬加工(冷加工) 2023年11期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)品

        何東方,何坤,王憲龍,謝長超,呂娟娟

        河南航天精工制造有限公司 河南信陽 464000

        1 序言

        高溫合金通常分為鎳基高溫合金、鈷基高溫合金和鐵基高溫合金等。其中,鎳基高溫合金具有優(yōu)異的高溫強度、良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能、良好的疲勞性能以及斷裂韌度等綜合性能,被廣泛應(yīng)用于航空、航天、輪船和能源等領(lǐng)域。

        GH4169作為鎳基高溫合金的典型材料,其難加工特性主要表現(xiàn)為切削力大、切削溫度高、導(dǎo)熱性差、材料高溫硬度高及材料中金屬化合物和硬質(zhì)點較多等。加工鎳基高溫合金時,切削力一般為鋼材的1.5~2倍,切削溫度約為鋼材的2倍,同時材料導(dǎo)熱系數(shù)低、導(dǎo)熱性差,切削熱集中在刀尖,不易散熱,切削產(chǎn)生的高溫等使刀具發(fā)生嚴(yán)重的擴散磨損、氧化磨損和粘結(jié)磨損[1]。

        2 加工難題

        圖1所示為我公司加工的某型號發(fā)動機用零件三維模型,產(chǎn)品四周有5個深度5.5mm的M4×0.7mm盲孔螺紋,產(chǎn)品材料為GH4169。由于螺紋較小導(dǎo)致螺紋銑刀太細(xì),懸深又太長,所以刀具剛性較差。螺紋銑削過程中刀具磨損快、刀具剛性差,導(dǎo)致加工后螺紋有效深度不合格[2]。通過分析原因發(fā)現(xiàn),刀具剛性差,使加工過程刀具受力產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象,導(dǎo)致實際加工螺旋線為一個上大下小的喇叭口(見圖2)。

        圖1 產(chǎn)品三維模型

        圖2 不合格產(chǎn)品的螺旋線

        產(chǎn)品研制階段至今,采用的是數(shù)控銑削加工螺紋的方式,以保證螺紋孔口能用螺紋塞規(guī)止住,后續(xù)由鉗工返修螺紋,以保證螺紋深度符合圖樣要求。但實際加工過程中,由于螺紋光孔深度和螺紋有效長度相接近,所以產(chǎn)品在返修時需要把絲錐前端導(dǎo)向部分修磨掉,修磨后絲錐壽命降低,而且材料太硬,絲錐切削時抗力大,導(dǎo)致產(chǎn)品在鉗工返修時,絲錐斷在產(chǎn)品內(nèi)使產(chǎn)品報廢的情況時有發(fā)生。此產(chǎn)品螺紋加工從研制階段至今幾年的時間一直是影響訂單交付的瓶頸。

        3 解決方案和程序編制

        通過編制宏程序雙層嵌套控制加工路徑,一層嵌套控制機床3個直線軸聯(lián)動加工錐形螺旋線,一層嵌套控制螺紋深度計算,銑上小下大的錐螺紋。程序刀具路徑如圖3所示,采用程序?qū)Ξa(chǎn)品讓刀的方式進(jìn)行反向補償。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和材料特性聯(lián)系刀具廠商定制專用刀具(見圖4),經(jīng)過多次調(diào)試,找到最佳的錐度參數(shù),最后達(dá)到螺紋數(shù)控銑削一次加工合格的效果,后續(xù)不再需要對螺紋進(jìn)行返修,合格產(chǎn)品如圖5所示。

        圖3 程序刀具路徑

        圖4 專用刀具

        圖5 合格產(chǎn)品

        在螺紋銑削加工中,刀具的運動軌跡為一條倒錐螺旋線,采用參數(shù)化編程賦值,對刀具運動的每個點位進(jìn)行計算[3]。宏程序編制以FANUC系統(tǒng)加工中心為例,程序如下。

        4 結(jié)束語

        宏程序由于允許使用變量算數(shù)和邏輯運算及條件轉(zhuǎn)移,使得程序修改起來更方便、更容易,所以該程序在應(yīng)對相似問題時,可以迅速修改完成并投入使用。此方案解決了公司該類產(chǎn)品的加工難題,使產(chǎn)品合格率從80%提高到97%,加工效率提高了兩倍。

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