精密薄壁襯套類零件的工藝改進及高效加工

（沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043）

精密薄壁襯套類零件的工藝改進及高效加工

張 同 孫淑玲 袁 方

（沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043）

隨著發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展，襯套類零件的加工難度日趨增大。尺寸精度不斷提升的同時，襯套類零件薄壁易變形、呈現(xiàn)球型結(jié)構(gòu)、具有密封特性等特點體現(xiàn)的尤為突出。與此同時，對制造技術(shù)的要求，日趨嚴(yán)格。設(shè)備的精度、刀具的選擇、走刀軌跡的優(yōu)化、切斷變形的控制等諸多因素均影響著零件的加工精度。只有上述各項問題逐一解決，零件的加工精度才能得以保證。本文從多方面因素入手，成功突破薄壁襯套的加工難題，較常規(guī)襯套類型零件的加工上均有著飛躍式的創(chuàng)新，為此類新型零件的加工上奠定了基礎(chǔ)，開拓了薄壁、球體類型襯套加工的新思路。

襯套；薄壁；變形；數(shù)控加工；球型結(jié)構(gòu)

一、材料因素

襯套類零件以銅材質(zhì)、高溫合金和鈦合金材料居多。

1 銅材質(zhì)相對較軟，具有極好的切削、鉆孔性能，適用于數(shù)控車床的高精度加工，不適于磨削。但是，切斷后應(yīng)力的變形，以及切斷后零件與機床內(nèi)部的碰撞易導(dǎo)致該類零件薄壁、精密尺寸的超差。該問題應(yīng)得到重視，最好切斷后配有接料裝置或其它輔助手段防止零件的磕碰。

2 高溫合金的切削具有塑性變形大、切削力大、加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，切削溫度高、刀具易磨損的特點。根據(jù)高溫合金的性質(zhì)及其加工特點，切削時應(yīng)該降低切削溫度，采用較低切削速度的同時，充分冷卻零件。高溫合金零件切削時刀具刃口應(yīng)保持鋒利，減小加工硬化。

3 鈦合金的特點：具有較好的韌性、抗腐蝕性好，但其加工性較差。導(dǎo)熱性差、導(dǎo)致其切削溫度較高，降低了刀具的耐用度。塑性低、硬度高，要求其剪切角增大，切屑與前刀面接觸長度很小，前刀面上應(yīng)力過大，刀刃易發(fā)生破損。加工鈦合金零件時，最好選用較小的前角和較大的后角的合金刀具，增大切屑與前刀面的接觸長度的同時，減小工件與后刀面的摩擦，刀尖采用圓弧過渡刃以提高強度，避免尖角燒損和崩刃。切削深度可較大，使刀刃在硬化層以下工作，有利于提高刀具的耐用度。加工時需要充分進行冷卻。切削速度宜低。

二、加工方案的選擇

襯套類型零件多呈現(xiàn)薄壁結(jié)構(gòu)、高精度尺寸。采用數(shù)控車加工一次加工完成成為首選。加工設(shè)備根據(jù)零件的尺寸特點，最好選用轉(zhuǎn)速較高的高精度數(shù)控車床。刀具選擇方面，除了選用一些傳統(tǒng)的“C、D、V”型外圓刀片外，對于一些球型襯套可以采用螺紋刀片進行加工。采用螺紋刀片一方面保證刀具切削刃強度的前提下，可以避免了刀具車削時的過切現(xiàn)象，尤其在加工球型接頭薄壁襯套體現(xiàn)的更為突出。

襯套類零件結(jié)構(gòu)相對簡單，加工過程中最大的難度為零件的尺寸精度以及切斷后的應(yīng)力變形。此類零件在數(shù)控粗加工時建議采用G90（外徑/內(nèi)徑切削循環(huán)）、G94（端面切削循環(huán)）、G71（外圓粗車循環(huán)）。均勻去除余量的同時，所編制的程序簡單有效，并且有利于減小薄壁零件加工時的應(yīng)力集中，所加工尺寸相對穩(wěn)定。為精加工留有適當(dāng)余量的同時（直徑方向0.1mm左右），精加工時尺寸容易控制，表面粗糙度相對較高。機床上測量零件合格，在切斷后零件尺寸會有不規(guī)律的微變化，主要因素為零件材料本身的特性，以及切零件斷后零件的應(yīng)力變形。材質(zhì)本質(zhì)只能依據(jù)材料本身的特性，可以采用增加一些熱處理手段將原材料自身的應(yīng)力充分釋放。切斷后的應(yīng)力變形的解決方面，可以采用切斷面處預(yù)加工槽的方法進行解決（如圖1）。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點采用先進行粗加工的方式將零件去除余量，在切斷處先加工出一較寬的槽（3mm寬左右，切深A(yù)留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚苊饩庸r零件提前被切斷）后，進行半精加工、精加工，最后采用寬度較窄的切刀（1.5～2mm寬）進行切斷。提高零件切斷面表面粗糙度的同時，可以最大限度的減小切斷應(yīng)力導(dǎo)致的變形。對一些材料較軟的零件，切斷最好配備接料裝置，或者其它輔助手段防止零件的磕碰。

另外，一些薄壁襯套的半成品加工上可以借助一些輔助的工裝，如卡瓣及輔助支撐等。輔助支撐（如圖2），支撐內(nèi)孔的同時，大外圓與薄壁襯套外圓尺寸一致，防止零件變形的同時，便于零件的直接使用軟三爪進行裝夾。薄壁襯套零件根據(jù)自身的特點，往往內(nèi)孔及外圓尺寸精度極高，直接裝夾容易造成零件夾傷，以及裝夾力過大容易導(dǎo)致零件外圓及內(nèi)孔的變形超差。所以，薄壁精密襯套半成品的加工最好在普通車床上進行。

圖1

圖2 輔助支撐

結(jié)語

本文從多方面因素入手，成功突破薄壁襯套的加工難題，涉及切斷時減小應(yīng)力變形的切斷方法，主要源于現(xiàn)場工人的聰明才智及豐富的現(xiàn)場經(jīng)驗。同時，該方法的加工可以在同類薄壁零件的加工上進行推廣。

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