某薄壁易變形機(jī)匣加工工藝研究

曹琳 劉克睿 張磊

摘 要：本文采用數(shù)控設(shè)備，通過應(yīng)用數(shù)控編程，重新設(shè)計適合加工刀具和工裝，不斷改進(jìn)優(yōu)化加工參數(shù)，對大型薄壁易變形機(jī)匣進(jìn)行數(shù)控加工，初步探索出較為理想的數(shù)控加工工藝，降低操作工人加工難度，提高加工大型薄壁機(jī)匣的普遍性，為大型薄壁易變形機(jī)匣數(shù)控加工，探索出一條新的出路，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大型薄壁機(jī)匣；數(shù)控加工 ；成形刀具 ；提高產(chǎn)品質(zhì)量

中圖分類號：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1引言

航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)機(jī)匣承力環(huán)為鈦合金材料，最大直徑為1184mm，壁厚為2.0mm，是大型薄壁易變形零件。外圓表面槽結(jié)構(gòu)尺寸直徑方向深（單邊50mm），沒有適合數(shù)控加工的成形刀具。在數(shù)控設(shè)備加工過程中，機(jī)匣實時變形大，車削型面長，讓刀現(xiàn)象非常嚴(yán)重，導(dǎo)致同一部位出現(xiàn)錐度加工表面，進(jìn)一步加重了同一處壁厚尺寸兩工序加工所導(dǎo)致的壁厚不均現(xiàn)象。反復(fù)車修，不僅加工難度大，同時加工效率較低。

2 工藝方法研究

2.1半精加工工序的研究

半精加工普通設(shè)備加工工藝預(yù)留給精車加工的余量為3mm。數(shù)控加工加工余量大會增加加工時間，降低數(shù)控機(jī)床的實際切削率。所以，在不影響材料變形的基礎(chǔ)上，經(jīng)試驗、分析、研究，將半精加工預(yù)留給精車加工的余量由3mm調(diào)至2 mm，加工余量調(diào)整后，仍需解決刀具問題，標(biāo)準(zhǔn)刀具無法加工該零件。經(jīng)過仔細(xì)研究、論證和試加工，將現(xiàn)有刀具進(jìn)行改制。

2.2精加工工序的研究

2.2.1精車一端工序（圖1）

原普通設(shè)備夾緊方式C壓板干涉，外圓中間槽過深，單邊為50mm，現(xiàn)有各類型數(shù)控刀具無法加工到尺寸①下端根部區(qū)域。如果在 B 表面，預(yù)留供壓緊用工藝臺階，并改磨現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控刀具，使加工深度>50mm，就要將毛料尺寸增加，無疑就會增加成本，不符合降低材料消耗的宗旨。

經(jīng)反復(fù)試驗，采用來回倒壓板的方式來進(jìn)行加工，雖然能加工出合格零件，但會增加操作工人的加工難度，增加超差幾率。在試驗過程中，仍覺得該方法還需要進(jìn)一步改進(jìn)，有待在今后的加工中進(jìn)一步優(yōu)化。

由于零件懸臂③長度50mm過長，壁厚尺寸薄，加工時實時變形（試驗時，數(shù)控加工懸臂變形水平跳動達(dá)1.8mm），讓刀現(xiàn)象及其嚴(yán)重，導(dǎo)致尺寸③壁厚不均勻，外厚內(nèi)薄，很難達(dá)到0.1公差要求。

經(jīng)試驗分析研究，采用了按所有型面采用改磨后的數(shù)控偏刀進(jìn)行加工，摸索出合適的加工參數(shù)及合理的刀具加工軌跡，型面內(nèi)外兩側(cè)循環(huán)加工至最終尺寸，最大限度的減少加工應(yīng)力引起的零件變形和讓刀現(xiàn)象。

2.2.2精車另一端工序（圖2）

由于兩次裝夾，零件直徑大，加工尺寸①出現(xiàn)薄厚不均，內(nèi)孔處接刀痕高度不一。

經(jīng)試驗分析研究，采用了加工前找正零件外圓跳動至最小值，根據(jù)實際跳動值試驗偏心車，利用漲緊夾具間隙。

由于零件懸臂③長度50mm過長，壁厚尺寸薄，加工時實時變形（數(shù)控加工試驗，懸臂變形水平跳動達(dá)1.8mm），讓刀現(xiàn)象及其嚴(yán)重，導(dǎo)致尺寸③壁厚不均勻，外厚內(nèi)薄，保證0.1公差難度極大。

經(jīng)試驗分析研究，采用按所有型面采用改磨后的數(shù)控偏刀進(jìn)行加工，摸索合適的加工參數(shù)及合理的刀具加工軌跡，型面內(nèi)外兩側(cè)循環(huán)加工至最終尺寸，最大限度的減少加工應(yīng)力引起的零件變形和讓刀現(xiàn)象。

精車工序1、2在原普通設(shè)備加工時都有夾具，但在數(shù)控設(shè)備上均都不能使用，精車工序1的夾具，底座與機(jī)床聯(lián)結(jié)孔錯誤，無法使用，精車工序2的脹緊夾具，由于該夾具超重，導(dǎo)致無法在數(shù)控機(jī)床上使用。

所以，在精車工序1加工時，采用將零件直接放在機(jī)床上試加工。加工完畢后，實測過其圓跳0.06mm，變形在0.1mm以內(nèi)，零件狀態(tài)比較理想。

而將零件翻過來試加工精車工序2時，當(dāng)加工到剩最后的0.5mm余量時，零件內(nèi)圓圓跳0.18mm，如果繼續(xù)加工，零件就會超差。經(jīng)反復(fù)分析研究，采用鋁盤脹緊繼續(xù)試加工，將鋁盤車至內(nèi)圓尺寸，控制在0.1mm以內(nèi)，然后將零件緊緊配合裝在鋁盤上，直至車出最終零件。經(jīng)測量，最后零件變形在0.1mm以內(nèi)，為首次在數(shù)控車上加工出的合格零件。

2.2.3后期精車加工

通過初次嘗試，總結(jié)出許多加工經(jīng)驗。我們?yōu)榇?，在后期試驗中對加工余量進(jìn)行了調(diào)整，將粗車給半精車留的余量從3mm改為2mm，將半精車給精車的余量調(diào)整為1mm。

隨后繼續(xù)進(jìn)行后期試驗，經(jīng)半精車車完后，零件基本狀態(tài)良好，可以進(jìn)行后期精車加工。

結(jié)語

通過反復(fù)試驗研究，多次調(diào)整數(shù)控程序、加工參數(shù)，最終按預(yù)定的目標(biāo)，完成了該大型薄壁易變形機(jī)匣的數(shù)控加工，生產(chǎn)出了合格的零件，初步確定了數(shù)控程序、加工工藝參數(shù)、加工刀具和工裝，已納了入生產(chǎn)工藝規(guī)程，提高了零件質(zhì)量和生產(chǎn)效率，解決了只有少數(shù)人能加工該零件的瓶頸狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉保庫.機(jī)匣制造技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社.

[2]趙太平.數(shù)控車削編程與加工技術(shù)[M].2012.