大直徑薄壁盤件加工技術(shù)的研究

時(shí) 旭　鄭琪然　于 潔（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧　沈陽　110043）

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大直徑薄壁盤件加工技術(shù)的研究

時(shí) 旭鄭琪然于 潔
（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110043）

摘要：大直徑薄壁盤，材料為鈦合金，該工件直徑大壁薄易變形，幅板壁厚僅3mm，有環(huán)形Ω榫槽、篦齒，輻板屬于懸臂結(jié)構(gòu)，且在輻板中下方與工件安裝邊結(jié)構(gòu)形成狹窄深內(nèi)腔，尺寸及技術(shù)條件要求嚴(yán)，加工工藝性差，給機(jī)械加工帶來很大難度，尤其是要控制工件加工變形和加工中振刀問題。因此，在刀具選擇和加工方法上采取一定的措施，開展復(fù)雜薄壁盤件數(shù)控加工試驗(yàn)工作，選擇合適型面刀具材料和結(jié)構(gòu)，同時(shí)嘗試在全程序無干預(yù)數(shù)控加工程序中加入自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)測量控制程序，實(shí)現(xiàn)由機(jī)床按程序自主全自動(dòng)控制整個(gè)加工過程，消除或盡可能減少人為干預(yù)次數(shù)，為類似盤類工件加工時(shí)提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：薄壁盤件；數(shù)控加工；全程序控制加工

工件材料為鈦合金，該件屬于大直徑薄壁懸臂結(jié)構(gòu)工件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝性差，其中外圓處環(huán)形Ω槽和薄壁輻板給加工帶來很大困難。通過對(duì)該工件的機(jī)械加工研究，從工藝路線、刀具結(jié)構(gòu)、切削用量、模擬加工和自主控制數(shù)控程序應(yīng)用方法等方面進(jìn)行分析、研究。掌握這種大直徑薄壁盤件的自主控制全自動(dòng)加工技術(shù)，該類工件的制造水平，在同類工件上推廣應(yīng)用。

1 制定工藝前準(zhǔn)備

1.1 工件難點(diǎn)分析

薄壁盤材料為鈦合金，屬于大直徑薄壁結(jié)構(gòu)工件，尺寸公差及技術(shù)條件要求嚴(yán)格，大多數(shù)在0.01mm～0.05 mm，加工工藝性差，該件的結(jié)構(gòu)決定其剛性差，加工中受力對(duì)工件影響很大。在加工過程中薄壁輻板、環(huán)形Ω槽的數(shù)控加工測量和薄壁件的防變形加工是加工難點(diǎn)。

2 工藝方法的確定及數(shù)控加工

2.1 加工工藝路線的制定

分析工件的圖紙要求，根據(jù)毛坯來料狀態(tài)進(jìn)行工藝路線編制，來料為最終熱處理粗車后狀態(tài)，但表面粗糙度達(dá)不到超聲波工序的要求，所以毛料后安排光刀工序，之后進(jìn)行粗車，去除余量后進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理，經(jīng)過半精車后腐蝕檢查，最后精車型面和噴丸平衡等工序。

2.2 數(shù)控程序的編制

數(shù)控加工程序的編制直接影響到工件的加工效率和加工質(zhì)量，尺寸和技術(shù)條件能否滿足設(shè)計(jì)圖紙的要求，數(shù)控加工程序起到至關(guān)重要的作用。原采用輪廓方式手工編程，這種數(shù)控程序在加工中比較靈活，但需要高技術(shù)有加工經(jīng)驗(yàn)的操作者來完成研制加工，否則一些尺寸和技術(shù)條件很難保證?，F(xiàn)編制方式完全采用無人干預(yù)的數(shù)控程序，在此基礎(chǔ)上，借助設(shè)備中的機(jī)內(nèi)對(duì)刀儀和在線測量系統(tǒng)，通過二次開發(fā)機(jī)床指令，使對(duì)刀儀和在線測頭通過一條指令即可在程序中實(shí)現(xiàn)功能調(diào)用，完全將操作者從繁重的操作勞動(dòng)中解脫出來，實(shí)現(xiàn)由機(jī)床按程序自主全自動(dòng)控制整個(gè)加工過程，機(jī)床操作員在過程中只需在需要時(shí)按動(dòng)“綠色”的程序啟動(dòng)按鈕，消除或盡可能減少人為干預(yù)次數(shù)，故此種加工方式稱之為GBT加工，即Green Button Technology綠色按鈕工藝。以該工件為載體來驗(yàn)證這種方法加工的關(guān)鍵技術(shù)，驗(yàn)證GBT全新方法的可行性。

2.3 內(nèi)腔的數(shù)控加工

該工件采用全程序無干預(yù)數(shù)控加工模式，因此在編制數(shù)控程序過程中，將加工中包含的信息全部在數(shù)控加工程序中體現(xiàn)，包括下面榫槽的數(shù)控加工。因此在掌握刀具信息后，將走刀路線、切削深度（每層切削嘗試）、轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等加工信息編制在數(shù)控程序當(dāng)中，通過軟件模擬校驗(yàn)。半精加工的工件余量大，內(nèi)腔的部分腔體仍然是實(shí)體，沒有走刀空間，所以采用擺線的方式將工件余量去除掉，在使用對(duì)刀儀校準(zhǔn)刀具后，同時(shí)進(jìn)行校驗(yàn)，驗(yàn)證合格后開始加工，刀具在腔體內(nèi)連續(xù)切削，直至換刀點(diǎn)進(jìn)行更換刀片或刀具，期間無需操作者過多干預(yù)，尤其在腔深處，程序每行設(shè)置進(jìn)給參數(shù)，以達(dá)到最佳的切削狀態(tài)。

2.4 環(huán)形Ω榫槽的數(shù)控加工

因榫槽在未形成之前中心是不固定的，根據(jù)精車后的型面基準(zhǔn)才可能確定中心線的位置，在半精車工序中只將榫槽處粗車一個(gè)方槽，大部分余量將在精加工工序完成。在精加工工序中首先盡可能多的去除余量，用外圓外較精的尺寸作定位，槽口只留有少量的余量，然后使用槽專用刀具先將左右兩側(cè)槽粗開，單邊留有一定的余量，然后再精車左側(cè)槽，為防止讓刀，將軌跡重復(fù)走兩遍，將槽左側(cè)位置固定好后，以左側(cè)槽為基準(zhǔn)加工右側(cè)槽。

結(jié)語

經(jīng)過對(duì)薄壁件加工技術(shù)的研究，開辟了一種加工大直徑薄壁盤類結(jié)構(gòu)的新方法，GBT數(shù)控加工技術(shù)保證工件按時(shí)間交付，同時(shí)也為今后類似結(jié)構(gòu)的盤類件加工奠定了的基礎(chǔ)，可在類似工件上推廣應(yīng)用。

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中圖分類號(hào)：TH162

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