薄壁圓筒上凸塊加工技術(shù)

陳愛強(qiáng) 劉迎春 王振來

(湖北三江航天集團(tuán)江北機(jī)械工程有限公司，湖北 孝感 432000)

凸塊1、凸塊2與薄壁圓筒是焊接聯(lián)接，剛性差，加工部位尺寸精度高，生產(chǎn)效率低。本文以工件加工過程為例，介紹如何增加局部剛性，提高加工精度和加工效率。

1 工件結(jié)構(gòu)分析

1.1 工件結(jié)構(gòu)

如圖1所示，材料為D406A超高強(qiáng)度鋼，焊接在薄壁圓筒上，凸塊1加工后內(nèi)端面間距300(+0.15/0.05) mm，對(duì)稱度0.20 mm；凸塊2加工后與對(duì)稱面A基準(zhǔn)成45°，相互成90°。

1.2 主要加工難點(diǎn)分析

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬于大型薄壁件，長(zhǎng)度6 000 m、直徑500 mm，工件整體為薄壁筒體，加工部位剛性差，空間尺寸多、無法測(cè)量；且要求尺寸精度高、精糙度要求高。在普通鏜床上加工，受到設(shè)備行程和精度的制約，一般加工方法很難保證。這些難點(diǎn)的存在，使得加工過程中工件裝夾方式的選擇、刀具的選用、加工工藝路線的安排等是否合理成為該工件是否合格的關(guān)鍵。

2 加工工藝過程設(shè)計(jì)

通過對(duì)工件結(jié)構(gòu)及其加工難點(diǎn)的分析，制定出以下加工工藝方案。

2.1 夾具設(shè)計(jì)

2.1.1 夾具設(shè)計(jì)方案

原加工方法只采用鏜床支架(上下兩半環(huán)結(jié)構(gòu))裝夾工件兩端，但由于該工件為薄壁件，中間段壁厚僅為3 mm，且銑加工部位距離裝夾部位較遠(yuǎn)，局部剛性差，加工時(shí)振動(dòng)大，加工精度難以保證。為提高加工部位剛性，除采用鏜床支架作為主支撐外，又增加了兩套輔助夾具。

工件裝夾如圖2所示，輔助夾具如圖3所示。

2.1.2 夾具改進(jìn)后的效果

通過采用主裝夾結(jié)合輔助裝夾的方式，工件加工時(shí)的剛性顯著增強(qiáng)，加工過程中的震顫完全消除，切削速度和吃刀量可提高到原來2倍，粗加工效率提高近3倍，且表面粗糙度均能符合要求。

2.2 刀具的選擇

為了提高生產(chǎn)效率，在夾具剛性可滿足的情況下，改掉原來的棒銑刀銑加工的方式，采用機(jī)夾不重磨鏜刀(如圖4所示)。機(jī)夾不重磨鏜刀是采用機(jī)械夾固裝夾在刀桿上的，當(dāng)?shù)镀细魅锌谧冣g后，只要在原有刀桿上換上新的刀片，就可以繼續(xù)使用。這就節(jié)省了大量的刀桿鋼材和制造刀桿所花的人力和設(shè)備。節(jié)約了大量的硬質(zhì)合金材料。所以提高了生產(chǎn)效率，降低了成本。

2.3 切削參數(shù)的選擇

由于加工部位剛性差，故粗加工時(shí)采用低轉(zhuǎn)速，大進(jìn)給；由于尺寸精度高，精加工時(shí)，采用較小的進(jìn)給量，且轉(zhuǎn)速適當(dāng)提高，這樣既保證了質(zhì)量，又兼顧了效率。

粗鏜時(shí)：主軸轉(zhuǎn)速n=160～200 r/min，進(jìn)給量f=0.4 mm/r，切削深度2～3 mm。

精鏜時(shí)：主軸轉(zhuǎn)速n=200～300 r/min，進(jìn)給量f=0.08 mm/r，切削深度0.2 mm。

2.4 加工過程

在現(xiàn)有的加工條件下，無法在鏜床上邊加工邊檢測(cè)對(duì)稱度及空間尺寸。工藝上采取的工藝流程是：先依據(jù)兩端的基準(zhǔn)圓在平臺(tái)上劃凸塊1、凸塊2加工尺寸線，然后先按線粗銑，單邊留0.5 mm加工余量，再上平臺(tái)檢測(cè)尺寸、形位公差，然后計(jì)算出各加工面的準(zhǔn)確加工余量后重新裝夾，按加工余量找正后進(jìn)行精加工。

粗加工：(1)將工件放置在檢測(cè)平臺(tái)上，利用等高V型架、高度尺，劃凸塊1、凸塊2的尺寸線(數(shù)控鏜銑床加工端面時(shí)，已在端面劃出凸塊1、凸塊2的中心對(duì)稱線)，并檢測(cè)余量分布情況。(2)利用鏜床支架及輔助工裝，裝夾凸塊1的一側(cè)，拉直水平豎直方向的尺寸線，粗加工，各加工面留0.5 mm余量；按同樣方法重新裝夾找正后加工凸塊1的另一側(cè)。(3)利用鏜床支架及輔助工裝，裝夾凸塊2，加工方法同凸塊1。

精加工：(1)將工件放置在檢測(cè)臺(tái)上，檢測(cè)凸塊1、凸塊2的形位公差、空間尺寸、加工余量等情況，并做好詳細(xì)記錄。如圖5所示。 (2)重新利用鏜床支架和輔助工裝裝夾工件，根據(jù)檢測(cè)情況，按檢測(cè)所計(jì)算出來的各加工面的加工余量對(duì)各加工面進(jìn)行找正后精加工。

3 加工過程控制要點(diǎn)

(1)由于粗加工后變形較大，凸塊1粗加工后必須留足夠加工余量，單邊余量不小于0.5 mm。

(2)凸塊1、凸塊2粗加工后，精加工前檢測(cè)時(shí)必須將加工余量、形位公差的檢測(cè)結(jié)果做好詳細(xì)記錄，并繪圖，各加工面加工余量必須至少記錄均布4個(gè)點(diǎn)。找正時(shí)，必須找正加工面，且要將加工面余量偏差，形位公差偏差計(jì)算在內(nèi)。

(3)為防止凸塊裝夾變形，精加工時(shí)必須在自由狀態(tài)下找正，在用輔助夾具裝夾凸塊時(shí)，必須用百分表監(jiān)控夾緊力，保證工件裝夾前后狀態(tài)一致。

4 取得的效果

采用該加工技術(shù)后，在公司現(xiàn)有設(shè)備條件下，能夠滿足圖紙要求，且加工時(shí)間由6個(gè)工作日縮短為2個(gè)工作日，效率是原加工方法的3倍；刀具費(fèi)用由原來的單臺(tái)3 000元減少至600元，僅為改進(jìn)前的20%；加工質(zhì)量顯著提高，產(chǎn)品超差率由原來的70%降低至2%。

[1] 韓榮第.現(xiàn)代機(jī)械加工新技術(shù)[M].北京：電子工藝出版社，2003.

[2] 龔定安.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理[M].西安：西安交通大學(xué)出版社，1993.