薄壁環(huán)形不平衡類零件的加工工藝

撰文/高瑾

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薄壁環(huán)形不平衡類零件的加工工藝

撰文/高瑾

根據(jù)薄壁環(huán)形不平衡類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過應(yīng)力釋放、輔助支撐、切削參數(shù)優(yōu)化等方式，有效的解決了此類零件在加工中存在的變形、斷續(xù)切削等工藝難點(diǎn)。薄壁環(huán)形不平衡；變形；斷續(xù)切削

■710021中國人民解放軍駐四三0廠軍事代表室陜西西安

在某薄壁環(huán)形不平衡類零件——主軸前封嚴(yán)襯套，該零件結(jié)構(gòu)特殊，為半喇叭形狀的典型不平衡薄壁易變形件，其加工難度大，通過不斷優(yōu)化改進(jìn)其加工工藝，最終解決了該零件的變形和斷續(xù)切削等工藝難關(guān)。

1　技術(shù)難點(diǎn)和需要突破的關(guān)鍵技術(shù)

主軸前封嚴(yán)襯套是傳動(dòng)部分重要零組件之一。該零件為薄壁環(huán)形不平衡類零件。這類零件其加工中的變形十分嚴(yán)重，加工難度較大。

1.1零件的結(jié)構(gòu)特征

主軸前封嚴(yán)襯套為薄壁不平衡件。壁厚僅為2㎜，基準(zhǔn)半環(huán)支口，支撐該面的為厚度2mm、加工中為彈性支撐且不對稱，大端面為薄壁斷續(xù)切削。涂層尺寸孔徑對基準(zhǔn)孔同軸度φ0.03，半圓形端面基準(zhǔn)對基準(zhǔn)孔垂直度0.02等，這些是該零件的工藝及加工難點(diǎn)。

1.2零件的材料性能

此零件的材料為熱等靜壓鑄鈦合金。鑄造鈦合金由于導(dǎo)熱性差，切削熱易集中形成較高溫度，刀具磨損嚴(yán)重，使加工尺寸和表面光度較難保證；鈦合金加工表面回彈量大，加上半環(huán)斷續(xù)切削加工，使加工尺寸和平面度較難保證。

2　解決途徑

該零件的技術(shù)難點(diǎn)主要就是減少其零件的切削應(yīng)力、熱變應(yīng)力、裝夾應(yīng)力，防止零件變形。通過分析該零件的特殊性即鑄鈦材料、薄壁、半環(huán)不平衡就決定解決問題的針對性。

2.1確定合理的加工工藝方案

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定其工藝路線，即“粗加工大端—粗加工小端—半精加工大端—鉆基準(zhǔn)孔—切成半環(huán)—去應(yīng)力—半精加工小端—噴涂—精加工—去工藝臺”的工藝方案。

2.2切實(shí)可行的技術(shù)措施及分析

2.2.1大端面粗加工的裝夾方式

在粗加工端面時(shí)，采用三爪夾持小端，伸出的臂太長，零件在旋轉(zhuǎn)加工過程中不牢靠，因此先車加工零件大端內(nèi)支口，然后用圓形壓板定在支口處，以車床尾座頂住圓形壓板車大端面，這樣裝夾得以使零件平穩(wěn)加工。

2.2.2零件切開后變形的工藝措施

在加工去除半邊材料成不平衡形狀經(jīng)時(shí)效處理后，零件變形非常嚴(yán)重，半環(huán)端面可翹曲達(dá)1.8mm、外圓縮口2.5mm。加工余量不足，無法加工。

經(jīng)分析，該零件在整環(huán)時(shí)內(nèi)部應(yīng)力處在一個(gè)相對平衡的狀態(tài)，當(dāng)零件結(jié)構(gòu)變化后，這種平衡狀態(tài)就被打破，零件內(nèi)部應(yīng)力釋放以尋求新的平衡，在這種內(nèi)應(yīng)力的作用下，零件就會產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致加工余量不足。

經(jīng)研究決定采用限位熱處理校形去除應(yīng)力的方案，采用熱工夾具，將零件在限位狀態(tài)下同夾具一起真空爐熱處理，熱處理后的經(jīng)檢測，大端面平面度、大端面與小端平行度均0.3以內(nèi)。

2.2.3斷續(xù)切削的裝夾方式

在半精車和精車大端時(shí)，大端成半環(huán)結(jié)構(gòu)，系彈性支撐形，且為斷續(xù)切削，剛性極差，加工工藝性不好。刀具磨損非?？欤瑢?dǎo)致零件平面度和尺寸均超差。

經(jīng)分析輔助支撐不均造成，由于零件剛性差，手動(dòng)的力足以使表值變動(dòng)在0.5以上。采用壓表法進(jìn)行浮動(dòng)支撐，控制表值在0.01，擰緊止動(dòng)螺母，防止浮動(dòng)支撐中微動(dòng)。

2.3摸索出最佳的技術(shù)參數(shù)

此零件的材料為熱等靜壓鑄鈦合金，其導(dǎo)熱系數(shù)低，切削區(qū)散熱慢，在切削加工過程中，散熱和冷卻效果很差，易于在切削區(qū)形成高溫，加工后零件變形回彈大，加上斷續(xù)切削，刃口磨損快，且容易崩刀。經(jīng)切削參數(shù)優(yōu)化，粗加工切削速度14～16m/ min，切削深度0.5mm，進(jìn)給量0.2mm/ r。精加工切削速度6～8m/min，切削深度0.2mm，進(jìn)給量0.05mm/r。

3　結(jié)論

通過實(shí)際加工和驗(yàn)證，主要加工方法歸納如下：

1）通過限位熱處理來消除零件的內(nèi)應(yīng)力及變形。

2）通過壓表方式來消除輔助支撐對易變形零件的影響，

3）選擇了最優(yōu)的切削參數(shù)，保證零件加工質(zhì)量。

作者簡介：

高瑾（1970-），女，陜西西安，高級工程師，主要從事航空零部件技術(shù)質(zhì)量管理工作。