某型發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤榫槽拉削工藝改進(jìn)

查夢(mèng)江　王巖

摘 要 本文對(duì)某型發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤的榫槽加工進(jìn)行拉削工藝研究，分析該壓氣機(jī)盤榫槽的材料、加工難點(diǎn)、結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求，并提出拉削工藝改進(jìn)方法，最終滿足了榫槽加工表面的粗糙度要求，提高了加工效率，同時(shí)延長(zhǎng)了拉刀壽命。

關(guān)鍵詞 壓氣機(jī)盤 榫槽 工藝改進(jìn)

中圖分類號(hào)：P619 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1該壓氣機(jī)盤的材料及加工特點(diǎn)

某型發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)盤的材料大多數(shù)是1Cr10NiMoVNb、1Cr2Ni3MoVN等，屬于馬氏體耐熱不銹鋼。這類材料具有耐蝕性高、塑性、韌性大及高溫強(qiáng)度較好的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)決定了其切削加工性差，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.1切削力大

主要是材料在高溫下仍有較高的物理力學(xué)性能，熱強(qiáng)度較高，對(duì)刀具的強(qiáng)度、使用壽命有一定的要求。

1.2切削溫度高

這類材料的導(dǎo)熱系數(shù)為45 鋼的1/3 ，因此產(chǎn)生的熱量多，又不易傳出，造成切削溫度高。

1.3加工硬化傾向大

主要是切削過(guò)程中塑性變形大，晶格歪扭畸變，使應(yīng)力和應(yīng)變?cè)黾佣鸬摹?/p>

1.4刀具黏屑性強(qiáng)

這是由于材料的變形阻力大，使刀與屑之間的接觸壓力增加，摩擦因數(shù)增加，以致壓迫咬合而滯留粘附在刀尖上。

切削溫度高，加工硬化嚴(yán)重，加上鋼中碳化物形成硬質(zhì)夾雜物，又易與刀具發(fā)生冷焊，故刀具磨損快。

2榫槽結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

某機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)壓壓氣機(jī)盤，榫槽為燕尾形式。

表面粗糙度要求榫槽工作面0.9um，其余表面1.8um;榫槽開(kāi)口距離和滾棒間距離難以同時(shí)滿足;零件半徑尺寸R？.040mm，由于零件的變形造成垂直度超差，也影響到半徑超差。

3改進(jìn)方式

3.1容屑槽方向的改進(jìn)

通過(guò)拉刀頂刃前角計(jì)算公式，可得出要增大拉刀頂刃前角，除加大前角外，還可增加頂刃與容屑槽底垂直線的夾角，為了使拉刀頂面和工作邊前后角一致，使拉削狀態(tài)平穩(wěn)，將拉刀容屑槽方向按垂直頂面與工作邊角平分線方向設(shè)計(jì)，即由10案奈？2？0′。但這樣設(shè)計(jì)容屑槽底就會(huì)過(guò)拉刀中心，如兩邊齒按對(duì)稱設(shè)計(jì)，兩邊刀齒前刀面互相干涉，無(wú)法加工。因此考慮設(shè)計(jì)成左右刀齒錯(cuò)齒形式，結(jié)合拉刀強(qiáng)度，使一邊刀齒的容屑槽與另一邊刀齒的齒背相互交錯(cuò)，錯(cuò)齒前后順序與零件螺旋方向一致，使拉刀兩邊刀齒同時(shí)進(jìn)行拉削，減少拉刀受力不均產(chǎn)生的變形以及對(duì)零件榫槽型面的影響。

3.2增加修光齒

考慮零件拉削長(zhǎng)度長(zhǎng)，零件型面回彈大，在拉刀末端增加兩個(gè)修光齒，在零件彈性變形完全恢復(fù)后，再由最后兩個(gè)修光齒進(jìn)行拉削，確保零件表面質(zhì)量和精度。

3.3拉削參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)以往拉削經(jīng)驗(yàn)，要解決鱗刺現(xiàn)象，提高拉削表面質(zhì)量的有效途徑之一就是提高拉削速度。 我們通過(guò)選用與零件同材料的拉刀試塊進(jìn)行不同拉削速度的拉削實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選拉削參數(shù)。拉刀試塊選用2Cr10NiMoVNb材料，硬度：HB=341-375進(jìn)行了拉削試驗(yàn)，明顯看出，拉削速度15m/min時(shí)，榫槽表面有“鱗刺”狀波紋，榫槽開(kāi)口值與滾棒值不匹配;當(dāng)拉削速度提高到 30m/min，“鱗刺”現(xiàn)象消失，粗糙度顯著好轉(zhuǎn);榫槽開(kāi)口值與滾棒值匹配。但當(dāng)選用拉削速度≥20m/min時(shí)，粗拉刀切削刃表面有明顯磨損、燒傷現(xiàn)象，因此，采用粗、精拉分速拉削試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

3.4夾具的改進(jìn)

在高速拉削時(shí)根據(jù)N=FV的關(guān)系，在切削力F不變、工件刀具系統(tǒng)沒(méi)變的條件下，由于拉削速度V大幅度提高切削功率N必然相應(yīng)提高。在整個(gè)機(jī)床、夾具、工件、刀具系統(tǒng)中夾具屬于薄弱環(huán)節(jié)。在較大切削功率的作用下必然產(chǎn)生較大的強(qiáng)迫振動(dòng)。夾具振動(dòng)現(xiàn)象造成拉削過(guò)程不平穩(wěn)，因此，榫槽槽底產(chǎn)生環(huán)狀波紋現(xiàn)象。試驗(yàn)時(shí)，首先，加厚了拉床夾具底座，增加了拉床夾具剛性，將拉削過(guò)程中拉床夾具和零件因受拉刀的沖擊而產(chǎn)生的振動(dòng)和變形降低到最小，提高了拉削過(guò)程的穩(wěn)定性。其次，將夾具上過(guò)定位臺(tái)階高尺寸約束在零件臺(tái)階高上差+0.01mm，控制定位面平面度0.01mm，零件臺(tái)階高公差A(yù)？.02mm，保證零件受拉削力產(chǎn)生變形后定位面可有效支撐，零件變形幅度不大于0.03mm。避免隨著榫槽的逐漸拉開(kāi)，盤的自身剛性逐漸減小，變形增大，而當(dāng)拉刀拉過(guò)榫槽，切削齒數(shù)減少，拉削力減小，零件發(fā)生回彈，在榫槽出口處形成撕裂。通過(guò)夾具的改進(jìn)，提高了夾具和零件安裝整體的剛性，減小了振動(dòng)，改善了零件表面加工質(zhì)量。

4總結(jié)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們把該壓氣機(jī)盤的拉削速度確定為：粗拉：15m/min，精拉：30m/min。并進(jìn)行了小批量的試?yán)鳎骱蟀l(fā)現(xiàn)，一次刃磨的拉刀，在拉削15個(gè)零件后，拉刀后刀面的磨損值Vb≤0.20mm，而且第15個(gè)零件榫槽表面粗糙度合格，無(wú)鱗刺現(xiàn)象;而采用單速16m/min的拉削速度拉削時(shí)，拉刀最多拉削到第7件時(shí)，Vb≥0.20mm。

高壓壓氣機(jī)不銹鋼盤的采用變速拉削后，減少了拉刀的刃磨次數(shù)，降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了拉削的換刀點(diǎn)，延長(zhǎng)了拉刀的壽命，提高了壓氣機(jī)盤的榫槽表面拉削質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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