薄壁異型球體創(chuàng)新加工方法研究

呂英俊

（遼沈工業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽 110045）

1 半球體加工難點(diǎn)分析及加工方法

1.1 工件分析

該產(chǎn)品材料代號：0Cr17Ni4Cu4Nb，為沉淀硬化不銹鋼，熱處理后要求б≥1200Mp。壁厚為mm，內(nèi)球面尺寸為SR124.mm，表面粗糙度為1.6цm。形位公差為0.03mm～0.08mm。三處突起角度接口要求整體加工，不允許焊接；接口處外螺紋要求焊接后加工；為增加強(qiáng)度，各接口處外球表面設(shè)計(jì)一定的增厚區(qū)域，并且要求圓滑過渡，這就極大的增加了加工難度。傳統(tǒng)加工方法應(yīng)該是由五軸加工中心與數(shù)控車床組合完成加工，但加工費(fèi)用較高。經(jīng)分析研究決定采用新的組合加工方法，設(shè)計(jì)輔助工裝夾具，由加工中心做基準(zhǔn)面及孔，剩余部位由其它機(jī)床完成加工。減少了對多軸數(shù)控加工中心機(jī)床的依賴，降低了加工費(fèi)用。

1.2 加工難點(diǎn)分析

（1）該工件材料為沉淀硬化不銹鋼，加工難度大。具體表現(xiàn)以下幾方面：①加工硬化嚴(yán)重；②切削力大；③切削溫度高；④切削不易折斷、易粘結(jié)；⑤刀具易磨損。（2）薄壁件，易變形。同時(shí)裝夾困難。

1.3 改善措施及解決方案

（1）合理選擇刀具材料：根據(jù)該材料的切削特點(diǎn)，要求刀具材料應(yīng)具有耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼的親和作用小等特點(diǎn)，YG類硬質(zhì)合金的韌性較好，可采用較大的前角，刀刃也可以磨得鋒利些，使切削輕快，使切屑與刀具不易產(chǎn)生粘結(jié)。切削不銹鋼可獲得較好的效果。（2）合理選擇刀具幾何參數(shù)減小車削變形：根據(jù)實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)，增大刀具前角，取γ0=15°，前角γ0增大使切削刃鋒利，以減小切屑變形，減小切削力，并可使切屑容易排出；增大后角，取α0=8°左右，后角增大有利于減小后刀面與工件間的摩擦，減小徑向擠壓力，防止零件變形。（3）合理選擇切屑用量：切削速度Vc：根據(jù)不銹鋼材料特點(diǎn)較粘，易粘刀，刀具磨損快等特點(diǎn)。因此要降低切削速度，這里選擇為普通碳鋼50%，保證合理的刀具耐用度 。切削深度ap：粗加工時(shí)為提高加工效率，可選用較大的切深，加大同時(shí)注意不要過大而引起振動(dòng)，可選ap=2mm～4mm。這里選擇3mm。精加工時(shí)可選較小的切削深度，一般采用ap=0.2mm～0.5mm。這里取0.3m。進(jìn)給量f：切削殘留高度和積屑瘤高度都隨進(jìn)給量的增加而加大，所以進(jìn)給量不能過大。為提高加工表面質(zhì)量，精加工時(shí)應(yīng)采用較小的進(jìn)給量。這里取0.15mm/r，應(yīng)注意不要過小，產(chǎn)生微量進(jìn)給。使加工區(qū)產(chǎn)生硬化層，影響表面加工質(zhì)量。（4）充分添加冷卻液，降低切削溫度，保證刀具耐用度。（5）利用輔助工裝夾具，分粗，半精，精加工方法加工。關(guān)鍵尺寸留余量熱處理后精加工完成。

2 加工工藝過程

2.1 鍛件下料，退火后普通車床粗車內(nèi)外徑各處，留余量4mm～5mm。

2.2 數(shù)控車夾盤裝夾一端外徑半精，精車內(nèi)球面。再利用輔助胎具裝夾粗車外球面，（壁厚按照增厚區(qū)域最大尺寸值加工）。

2.3 加工中心利用B軸轉(zhuǎn)角度功能加工三處30度基準(zhǔn)面及孔及一處25度φ46公差孔。

2.4 鉗工完成一處φ46公差孔增厚段處：利用胎具向內(nèi)敲擊使其凹向內(nèi)球面（內(nèi)增厚）。

2.5 利用輔助夾具數(shù)控車精車外球面，達(dá)尺寸公差要求。

2.6 利用內(nèi)孔定位裝夾，普通車床粗車三處凸臺外徑及增厚段處，留量2mm～3mm。數(shù)控車加工螺紋處外徑留量1mm，端面留0.5mm，其余完成。剩余區(qū)域鉗工按照樣板精修完成。

2.7 普通車床按三處凸臺外徑裝夾找正，加工內(nèi)臺孔φ33.5完成。

2.8 與上半球體整體焊接，其余接口焊接，其余螺紋處用一錐攻絲

2.9 時(shí)效熱處理HRC38-40

2.10 利用工裝夾具裝夾普通車床加工三處外螺紋，其余螺紋處用二錐攻絲完成。

2.11 鉗工砂光外表面，銳邊倒鈍。

2.12 除各接口處外，其余噴漆完成。

3 產(chǎn)生效益及推廣情況

五軸加工中心加工臺時(shí)費(fèi)為（260-300）元。普通加工中心為（100-150）元。綜合計(jì)算結(jié)果每件可節(jié)省加工費(fèi)用約2000元。該產(chǎn)品已批量生產(chǎn)，效益非常可觀。

圖1 加工中心完成三處凸臺面及公差孔

圖2 粗加工三處凸臺

4 結(jié)論和建議

該加工方法獨(dú)特，新穎。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際加工證明，該加工方案可行，加工精度滿足圖紙要求?？偨Y(jié)出了寶貴經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)降低了成本，增加了效益。實(shí)踐證明在實(shí)際生產(chǎn)中不要只局限于傳統(tǒng)單一加工方法，要廣開思路，開拓思維。要善于根據(jù)實(shí)際情況尋找多種合理加工方法，爭取做到舉一反三，解決實(shí)際生產(chǎn)中的加工難題。同時(shí)此加工方法也為類似零件和產(chǎn)品的機(jī)械加工提供了一定的參考和借鑒。

[1]焦小明，孫慶群.機(jī)械加工技術(shù)[M].北京：機(jī)械工藝出版社，2005.