提高某零件精度的工藝方法研究

歐定國

摘 要： 本文通過對(duì)某零件加工的設(shè)備、刀具、切削參數(shù)、零件的裝夾以及設(shè)備和刀具的調(diào)整方式等方面進(jìn)行分析，總結(jié)出了提高零件表面加工精度的方法。通過實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，滿足了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，該方法同樣適用于其它產(chǎn)品的加工。

關(guān)鍵詞： 精度；工藝參數(shù)；鋁合金

1 引言

鋁合金材料被廣泛的應(yīng)用于國防軍工產(chǎn)品和民用產(chǎn)品中。我廠近年加工的某外協(xié)零件是某產(chǎn)品的重要零件，材料為：ZL101。由于裝配空間緊湊、裝配關(guān)系復(fù)雜，對(duì)其外形尺寸、表面質(zhì)量以及與其它零件有裝配關(guān)系的部位要求較高，零件的加工精度如果不滿足設(shè)計(jì)要求，將會(huì)影響到部套中其它零、部件的裝配。該零件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡圖見圖1：

從圖1可以看出，該零件為薄壁、框架型結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔的筋最薄處為1.5㎜、最厚處為3㎜，加工完成后要保證上、下兩個(gè)平面厚度的尺寸公差在0.1㎜范圍內(nèi)，平面度≤0.05㎜，表面粗糙度Ra≤1.6μm。由于該零件結(jié)構(gòu)的特殊性，在加工上、下兩平面時(shí)為斷續(xù)切削，采用一般的加工方法很難保證圖紙的要求。下面，通過對(duì)該零件加工時(shí)的機(jī)床、刀具、切削參數(shù)及裝夾等幾個(gè)方面的分析，找出提高這類零件加工精度的方法。

2 材料的切削加工性能分析

鋁合金材料的硬度約為80～115HBS，彈性模數(shù)較低、易產(chǎn)生塑性變形。切削時(shí)斷屑困難，與刀具的粘結(jié)性較強(qiáng)，易產(chǎn)生積屑瘤，影響加工表面質(zhì)量。又因?yàn)楣ぜ殍T造毛坯，在加工過程中易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在精加工之前應(yīng)安排半精加工，使工件內(nèi)的殘余應(yīng)力重新分布，減少加工變形。

3 加工設(shè)備的選擇

加工設(shè)備的精度和工藝系統(tǒng)的鋼度將會(huì)影響銑出的平面的理論平面度和表面粗糙度。工件和夾具的系統(tǒng)鋼度應(yīng)足夠，使之穩(wěn)定性好。

4 加工刀具的選擇及刃磨

4.1 刀具材料

刀具材料對(duì)加工表面質(zhì)量的影響，主要與材料的摩擦系數(shù)、粘結(jié)程度、耐磨性和刃磨工藝有關(guān)。硬質(zhì)合金材料的刀具在高溫時(shí)，刀面上形成氧化保護(hù)膜，能減少與加工表面間的摩擦系數(shù)，故有利于加工表面質(zhì)量的提高。因此，在精銑鋁合金材料的工件時(shí)，應(yīng)采用硬質(zhì)合金刀具。此種刀具的硬度和耐磨性可滿足加工要求，而且能夠獲得更小的刀刃圓弧半徑，刃口也能刃磨的更加鋒利，能允許有較大的前、后角。

4.2 刀具的刃磨

刃口的質(zhì)量對(duì)精加工和微量切削尤為重要。因?yàn)槿锌诘娜魏稳毕荻紝⒎从吃谝鸭庸け砻嫔?，所以，刃口?yīng)平直、無鋸齒，刃口采用鋒刃，刀刃圓弧半徑rξ=0.01～0.02㎜。

精銑刀的刀齒采用與進(jìn)刀方向平行的刃帶，即直線修光刃，修光刃兩邊有25°過渡刃，修光刃長度取4～6㎜。

由于鋁合金材料的硬度不高，彈性模數(shù)較低、易產(chǎn)生塑性變形。在保證切削強(qiáng)度的條件下，選取大前角γ0=28°，取大后角α0=20°。大的刃傾角增加了實(shí)際前角，減小了實(shí)際刀刃圓弧半徑rξ，使刀刃更加鋒利，促進(jìn)了微量進(jìn)刀切削，同時(shí)，使刀刃漸漸切入工件，對(duì)修光刃的振動(dòng)有消除作用，而且有利于排屑，為精銑降低表面粗糙度創(chuàng)造了有利條件。刀具刃磨時(shí)，刀尖幾何角度見圖2：

4.3 刀體結(jié)構(gòu)

一般選用直徑為φ150㎜左右的刀盤，采用圖3所示的刀體結(jié)構(gòu)。焊接式合金刀的刀桿裝在刀盤槽中并用刀盤上的螺釘壓緊并固定住。刀盤上裝有2個(gè)刀齒，其中1個(gè)為精銑刀，1個(gè)為半精銑刀，精銑刀比半精銑刀高出0.05㎜，半徑方向則小4～6㎜。刀體結(jié)構(gòu)簡圖見圖3。

5 設(shè)備和刀具的調(diào)整

5.1 設(shè)備的調(diào)整

銑削時(shí)主軸必須與工作臺(tái)垂直，主軸與工作臺(tái)平面的不垂直度應(yīng)≤0.01㎜。

5.2 刀具的調(diào)整

銑削時(shí)，要求修光刃與進(jìn)給方向平行。并使刀盤處于正傾斜狀態(tài)。當(dāng)正傾斜時(shí)，刀具有著切離的傾向，不會(huì)產(chǎn)生塑煉現(xiàn)象，可以得到符合要求的表面質(zhì)量。在實(shí)際加工中，由于切削系統(tǒng)精度等原因，修光刃不可能總是與進(jìn)給方向平行的，因此，就出現(xiàn)了修光刃與進(jìn)給方向傾斜。當(dāng)?shù)都飧哂诘额^根面時(shí)，稱正傾斜，反之為負(fù)傾斜（見圖4）。

從圖4中可以得出：

（1）當(dāng)α=0時(shí)，刀具修光刃與進(jìn)刀方向精確平行，峰、谷不平高度h為最小。

（2）當(dāng)α≠0時(shí)，刀具修光刃與進(jìn)刀方向成α角，峰、谷不平高度h為：h=fz/（tgβ+ctgα）

式中：fz———每齒進(jìn)給量

β———切削點(diǎn)導(dǎo)角

正、負(fù)傾斜的不同，對(duì)表面金相組織的影響是不同的。

當(dāng)負(fù)傾斜時(shí)，由于刀齒根部總在切削區(qū)內(nèi)，對(duì)表面很薄的一層金屬刻劃，導(dǎo)致在加工表面產(chǎn)生冷作、塑煉，就是我們常說的擠壓，而不是切削。這樣和拋光相似，峰被擠到谷里，工件表面過于光滑，這種金屬表面的金相組織不完好。

當(dāng)正傾斜時(shí)，刀具有著切離的傾向，不會(huì)產(chǎn)生塑煉現(xiàn)象，可以得到符合要求的表面質(zhì)量。

在調(diào)整刀具時(shí)，要用百分表進(jìn)行調(diào)整，銑刀端面跳動(dòng)≤0.01㎜，刀具安裝面要求清潔，否則會(huì)產(chǎn)生不必要的誤差。

6 切削參數(shù)的選擇

精銑切削用量的選用標(biāo)準(zhǔn)是在保證加工表面粗糙度的原則下，盡量選用好的刀具耐用度和較高的生產(chǎn)率。

1）走刀量選：235～375㎜/min。

2）主軸轉(zhuǎn)速選：1500n/min，由于是微量切削，為防止切削軟化、粘刀，其速度不宜過高，在待加工表面涂80%的煤油和20%的20#機(jī)油的混和液，可以起到降溫、防止粘刀、降低加工表面粗糙值的效果。

3）切削深度選：ap=0.04～0.05㎜，最大不大于0.1㎜。切削深度應(yīng)大于刀刃圓弧半徑，否則刀具處于負(fù)前角狀態(tài)，切屑不是切離出去，而是處在被擠向零件的狀態(tài)。同時(shí)，由于采取修光刃，也不允許有大的吃刀量，以防止振動(dòng)。

7 零件的裝夾

該零件的外形尺寸不大，在加工時(shí)通常采用平口虎鉗來夾緊。在零件的上部有一個(gè)R159.5的外圓弧，在裝夾時(shí)，需要一個(gè)與零件外圓弧相貼合的內(nèi)圓弧墊塊，夾在零件與平口虎鉗之間。由于零件外圓弧表面粗糙，與內(nèi)圓弧墊塊往往不是面接觸，而是線接觸或點(diǎn)接觸，往往夾的不緊，吃刀量大時(shí)，會(huì)引起零件振動(dòng)，引起打刀，造成零件報(bào)廢。因此，在裝夾零件時(shí)，在零件與內(nèi)圓弧墊塊及平口虎鉗之間各墊一塊軟皮墊，增加了零件與內(nèi)圓弧墊塊及平口虎鉗之間的摩擦力，就可以夾緊零件。這樣夾持，還可以避免因零件凹凸不平而引起的零件過分傾斜。同時(shí)，在裝夾零件時(shí)，夾緊力不能過大，如果夾緊力過大，會(huì)造成零件的變形，加工出的零件平面度達(dá)不到要求。當(dāng)零件加工出一個(gè)平面后，可將已加工面貼緊后再固定鉗口，從而提高零件加工精度。

8 結(jié)論

由于零件的精度要求高，因此，對(duì)機(jī)床和刀具的精度要求較高，只要控制好刀尖的幾何角度及其參數(shù)、刀齒偏差、切削條件、切削用量、機(jī)床和刀具精度以及零件的裝夾穩(wěn)定可靠，就可以加工出尺寸公差為0.1㎜，平面度≤0.05㎜，表面粗糙度≤Ra1.6μm的零件。采用上述方法后，加工出的同類零件均能滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

參考文獻(xiàn)

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