薄壁環(huán)形件準(zhǔn)確去除不平衡量工藝方法研究

孫換鳳+唐彩國

摘要：薄壁環(huán)形件在車、銑加工后產(chǎn)生變形，造成靜平衡時的超平現(xiàn)象。文章從數(shù)理分析、程序編制、函數(shù)關(guān)系幾個方面入手摸索出一套準(zhǔn)確去除不平衡量的數(shù)理分析方法與加工工藝，這種方法可以按照不平衡數(shù)值準(zhǔn)確去除不平衡量，保證零件一次性合格，避免反復(fù)再上機床加工，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：薄壁環(huán)形件；不平衡量去除；宏程序；函數(shù)圖繪制；平衡裕度

中圖分類號：P628文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0045-03

不平衡量的去除在薄壁環(huán)形零件中得到了越來越多的應(yīng)用，該道工序是由于薄壁環(huán)形件在車銑加工過程中可能出現(xiàn)的變形，通過靜平衡工序檢查，去除不平衡量以滿足設(shè)計圖不平衡量要求。如采用合理的工藝方法，根據(jù)零件靜平衡結(jié)果一次性準(zhǔn)確去除不平衡量，避免再次上機床加工，可以達(dá)到優(yōu)化加工工藝、降低生產(chǎn)成本的目的。

1技術(shù)難點分析

根據(jù)薄壁環(huán)形件去除不平衡量的特點，需要從以下三個方面對環(huán)形件不平衡量銑削進行分析：第一，需要利用宏參數(shù)編制不平衡量去除程序，該程序要具可調(diào)性、通用性的特點；第二，對不平衡量進行分析，得到不平衡量、去除深度、去除角度之間的函數(shù)關(guān)系；第三，利用極限測量方法，得到平衡裕度范圍內(nèi)的銑削深度值。

MTU件號是公司新承接外貿(mào)項目，該型別零件符合薄壁環(huán)形件的特點，因此筆者從該項目的代表件號3A1988為入手點對準(zhǔn)確去除不平衡量進行了工藝方法研究。

2工藝方法研究

3A1988為MTU項目代表件號，該零件大部分型面厚度均為2～3mm，在車銑加工后產(chǎn)生不規(guī)則變形，故每個零件的不平衡量均不同。按照設(shè)計圖紙要求，在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)最大不平衡量不超過357g·mm（最大），若零件不平衡量超過這個值時，可通過去除不平衡量的方法將零件加工合格。我們從宏參數(shù)程序、不平衡量與去除深度、去除角度之間的函數(shù)關(guān)系以及準(zhǔn)確去除不平衡量的平衡穩(wěn)定范圍幾方面對其進行工藝方法研究。

2.1宏程序的編制

由于零件變形的不規(guī)則性，每個零件在車銑加工后的不平衡量也不同。造成了不平衡量去除的角度、深度值也都不同。因此，銑不平衡量程序需要具有通用性、可調(diào)性的特點。

圖1零件不平衡量去除區(qū)域

利用機床FANUC或SIEMENS系統(tǒng)的宏參數(shù)功能，編制宏程序，這是一種高階編程方法。同一條宏程序只需調(diào)整相關(guān)參數(shù)，就可以加工相似件號的零件。利用宏參數(shù)編程將銑不平衡量程序模板化，以FANUC系統(tǒng)為例說明。

程序說明：

利用宏參數(shù)進行編程，可以保證銑不平衡量程序的通用性與可調(diào)性：第一，加工不同的件號只需調(diào)整相應(yīng)的外圓半徑值（#11）、刀具Z向落刀深度值（#20），兩個參數(shù)即可進行加工；第二，根據(jù)每個零件不同的初始不平衡量，程序中只需調(diào)整銑削寬度（#101）、銑削角度（#102）兩個參數(shù)即可進行加工，無需每次反復(fù)編程與調(diào)試，程序可靠性強。

2.2不平衡量幾何形態(tài)分析

對于每次不平衡量的去除，由于單個零件在機加工序結(jié)束后的機加尺寸以及變形情況不可能完全相同，則初始不平衡量也不會相同，只能通過調(diào)整程序中的銑削寬度與銑削角度兩個參數(shù)讓零件達(dá)到允許的平衡狀態(tài)。設(shè)計圖紙中對不平衡量的去除提供了參考值，但該參考值為實驗室數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用中若完全依據(jù)此參考值發(fā)現(xiàn)與理想狀態(tài)相差較大，因此需要修正此數(shù)據(jù)。

圖2設(shè)計圖參考數(shù)據(jù)

分析影響不平衡量去除中銑削角度和銑削寬度兩個參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。如下圖3所示，由于截面區(qū)域小，可以近似將不平衡量去除的截面圖形按一個普通梯形

代替。

圖3不平衡區(qū)域幾何形態(tài)分析圖

首先定義以下幾個參數(shù)：

變量：銑削深度h（h﹥1）；銑削角度β；

常量：截面上底長度：a；梯形截面底角α；零件外圓半徑值R；零件密度：ρ；

則得到梯形截面下底長度b=a+2hcotα；

則該截面面積：

S=

=分別用大寫字母A、B、C來代替括號中的常量。

去除的不平衡材料質(zhì)量可近似認(rèn)為：

由此分析得出不平衡量值與銑削深度h呈三階遞增函數(shù)關(guān)系，與銑削角度β呈近似一階函數(shù)關(guān)系；另一方面，根據(jù)數(shù)理知識得出在銑削角度β較小時，銑削深度h變化范圍較大；在銑削角度β較大時，銑削深度h變化范圍較小。結(jié)合以上分析，發(fā)現(xiàn)研究銑削角度β較簡單可行。

不平衡量去除需要調(diào)整銑削角度與銑削深度兩個參數(shù)，首先可以將一個參數(shù)設(shè)為不變值（定量），另一個參數(shù)為變量。并結(jié)合上述數(shù)理分析，可先將銑削深度設(shè)為不變值（定量），每次調(diào)整銑削角度來確定銑削深度的范圍。即根據(jù)初始不平衡量值從設(shè)計圖紙參考尺寸表格中查得其去除角度，從而測量得到相應(yīng)的去除深度范圍值。

2.3確定平衡裕度

MTU件號根據(jù)設(shè)計圖紙規(guī)定，按MTV490標(biāo)準(zhǔn)平衡要求，在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)不平衡量不得超過357g·mm（最大），最大初始不平衡量不得超過3571g·mm。考慮到平衡夾具也有略微的不平衡量，因此將最小初始不平衡量壓縮至280g·mm。即當(dāng)在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)不平衡量在280～3571g·mm范圍內(nèi)需要進行不平衡量去除。

2.4不平衡量數(shù)理形態(tài)分析

為了修正不平衡量深度去除范圍，實驗測定收集了20～25組3A1988件號的不平衡量數(shù)據(jù)。設(shè)計圖紙參考銑削深度為1.5mm，試驗切削范圍為1.1～1.4mm，利用兩件實驗件對不同狀態(tài)下的不平衡量進行測定的到如下數(shù)據(jù)：

表1切削深度為1.1mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 428 729 1350 2019 2630 3380

對應(yīng)角度（°） 9 17 32 48 63 87

去除后不平衡量 196 223 279 378 356 392

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × × ×

表2切削深度為1.2mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 672 1033 1928 2741 3001

對應(yīng)角度（°） 15 24 46 67 76

去除后不平衡量 115 184 248 377 387

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × ×

表3切削深度為1.3mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 732 991 1435 1896 2324

對應(yīng)角度（°） 17 23 34 45 55

去除后不平衡量 215 248 267 201 242

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ √ √

表4切削深度為1.4mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 496 683 921 1332 2014 2974

對應(yīng)角度（°） 11 16 21 31 47 75

去除后不平衡量 238 254 268 296 371 358

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × × ×

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，將角度值與深度值加入關(guān)系圖，用√表示達(dá)到平衡狀態(tài)的點，用×表示未達(dá)到平衡狀態(tài)的點。利用前面推算出的深度值與角度值的三階函數(shù)關(guān)系以及平衡點與不平衡點，將平衡點用曲線連在一起，得到了3A1988不平衡量近似去除角度與深度的函數(shù)關(guān)系測繪

圖，圖中的陰影部分即為達(dá)到平衡時的銑削深度范圍。

圖43A1988不平衡量去除深度修正范圍

通過以上分析，可以看出在去除角度較小時，銑削深度范圍較寬，隨著零件不平衡量的增大，去除角度也逐漸增加，銑削深度范圍會變小，符合之前的數(shù)理分析。在進行不平衡量工序之前查閱設(shè)計圖參考尺寸，再利用此實驗數(shù)據(jù)得出不平衡量去除的深度值，將此深度值輸入到程序的#101參數(shù)中，零件在去除不平衡量工序后一次性達(dá)到平衡狀態(tài)，在實際加工中很大程度上避免了零件再次去不平衡現(xiàn)象。

3結(jié)論

通過數(shù)理分析、程序編制、函數(shù)關(guān)系幾個方面，摸索出一套準(zhǔn)確去除不平衡量的數(shù)理分析方法與加工工藝，這種方法可以保證零件一次性去除不平衡量合格，避免第二次上機床加工，最大程度避免了人力、物力的消耗。同時，這種分析方法可以應(yīng)用到其他相似件號中，對盤類、環(huán)類薄壁零件的不平衡量去除提供了思路。

參考文獻

[1]張運強．FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏程序編程方法、技巧與實例[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2012．

作者簡介：孫換鳳（1981-），陜西韓城人，西安航空動力股份有限公司工程師，研究方向：工業(yè)工程。

endprint

摘要：薄壁環(huán)形件在車、銑加工后產(chǎn)生變形，造成靜平衡時的超平現(xiàn)象。文章從數(shù)理分析、程序編制、函數(shù)關(guān)系幾個方面入手摸索出一套準(zhǔn)確去除不平衡量的數(shù)理分析方法與加工工藝，這種方法可以按照不平衡數(shù)值準(zhǔn)確去除不平衡量，保證零件一次性合格，避免反復(fù)再上機床加工，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：薄壁環(huán)形件；不平衡量去除；宏程序；函數(shù)圖繪制；平衡裕度

中圖分類號：P628文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0045-03

不平衡量的去除在薄壁環(huán)形零件中得到了越來越多的應(yīng)用，該道工序是由于薄壁環(huán)形件在車銑加工過程中可能出現(xiàn)的變形，通過靜平衡工序檢查，去除不平衡量以滿足設(shè)計圖不平衡量要求。如采用合理的工藝方法，根據(jù)零件靜平衡結(jié)果一次性準(zhǔn)確去除不平衡量，避免再次上機床加工，可以達(dá)到優(yōu)化加工工藝、降低生產(chǎn)成本的目的。

1技術(shù)難點分析

根據(jù)薄壁環(huán)形件去除不平衡量的特點，需要從以下三個方面對環(huán)形件不平衡量銑削進行分析：第一，需要利用宏參數(shù)編制不平衡量去除程序，該程序要具可調(diào)性、通用性的特點；第二，對不平衡量進行分析，得到不平衡量、去除深度、去除角度之間的函數(shù)關(guān)系；第三，利用極限測量方法，得到平衡裕度范圍內(nèi)的銑削深度值。

MTU件號是公司新承接外貿(mào)項目，該型別零件符合薄壁環(huán)形件的特點，因此筆者從該項目的代表件號3A1988為入手點對準(zhǔn)確去除不平衡量進行了工藝方法研究。

2工藝方法研究

3A1988為MTU項目代表件號，該零件大部分型面厚度均為2～3mm，在車銑加工后產(chǎn)生不規(guī)則變形，故每個零件的不平衡量均不同。按照設(shè)計圖紙要求，在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)最大不平衡量不超過357g·mm（最大），若零件不平衡量超過這個值時，可通過去除不平衡量的方法將零件加工合格。我們從宏參數(shù)程序、不平衡量與去除深度、去除角度之間的函數(shù)關(guān)系以及準(zhǔn)確去除不平衡量的平衡穩(wěn)定范圍幾方面對其進行工藝方法研究。

2.1宏程序的編制

由于零件變形的不規(guī)則性，每個零件在車銑加工后的不平衡量也不同。造成了不平衡量去除的角度、深度值也都不同。因此，銑不平衡量程序需要具有通用性、可調(diào)性的特點。

圖1零件不平衡量去除區(qū)域

利用機床FANUC或SIEMENS系統(tǒng)的宏參數(shù)功能，編制宏程序，這是一種高階編程方法。同一條宏程序只需調(diào)整相關(guān)參數(shù)，就可以加工相似件號的零件。利用宏參數(shù)編程將銑不平衡量程序模板化，以FANUC系統(tǒng)為例說明。

程序說明：

利用宏參數(shù)進行編程，可以保證銑不平衡量程序的通用性與可調(diào)性：第一，加工不同的件號只需調(diào)整相應(yīng)的外圓半徑值（#11）、刀具Z向落刀深度值（#20），兩個參數(shù)即可進行加工；第二，根據(jù)每個零件不同的初始不平衡量，程序中只需調(diào)整銑削寬度（#101）、銑削角度（#102）兩個參數(shù)即可進行加工，無需每次反復(fù)編程與調(diào)試，程序可靠性強。

2.2不平衡量幾何形態(tài)分析

對于每次不平衡量的去除，由于單個零件在機加工序結(jié)束后的機加尺寸以及變形情況不可能完全相同，則初始不平衡量也不會相同，只能通過調(diào)整程序中的銑削寬度與銑削角度兩個參數(shù)讓零件達(dá)到允許的平衡狀態(tài)。設(shè)計圖紙中對不平衡量的去除提供了參考值，但該參考值為實驗室數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用中若完全依據(jù)此參考值發(fā)現(xiàn)與理想狀態(tài)相差較大，因此需要修正此數(shù)據(jù)。

圖2設(shè)計圖參考數(shù)據(jù)

分析影響不平衡量去除中銑削角度和銑削寬度兩個參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。如下圖3所示，由于截面區(qū)域小，可以近似將不平衡量去除的截面圖形按一個普通梯形

代替。

圖3不平衡區(qū)域幾何形態(tài)分析圖

首先定義以下幾個參數(shù)：

變量：銑削深度h（h﹥1）；銑削角度β；

常量：截面上底長度：a；梯形截面底角α；零件外圓半徑值R；零件密度：ρ；

則得到梯形截面下底長度b=a+2hcotα；

則該截面面積：

S=

=分別用大寫字母A、B、C來代替括號中的常量。

去除的不平衡材料質(zhì)量可近似認(rèn)為：

由此分析得出不平衡量值與銑削深度h呈三階遞增函數(shù)關(guān)系，與銑削角度β呈近似一階函數(shù)關(guān)系；另一方面，根據(jù)數(shù)理知識得出在銑削角度β較小時，銑削深度h變化范圍較大；在銑削角度β較大時，銑削深度h變化范圍較小。結(jié)合以上分析，發(fā)現(xiàn)研究銑削角度β較簡單可行。

不平衡量去除需要調(diào)整銑削角度與銑削深度兩個參數(shù)，首先可以將一個參數(shù)設(shè)為不變值（定量），另一個參數(shù)為變量。并結(jié)合上述數(shù)理分析，可先將銑削深度設(shè)為不變值（定量），每次調(diào)整銑削角度來確定銑削深度的范圍。即根據(jù)初始不平衡量值從設(shè)計圖紙參考尺寸表格中查得其去除角度，從而測量得到相應(yīng)的去除深度范圍值。

2.3確定平衡裕度

MTU件號根據(jù)設(shè)計圖紙規(guī)定，按MTV490標(biāo)準(zhǔn)平衡要求，在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)不平衡量不得超過357g·mm（最大），最大初始不平衡量不得超過3571g·mm。考慮到平衡夾具也有略微的不平衡量，因此將最小初始不平衡量壓縮至280g·mm。即當(dāng)在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)不平衡量在280～3571g·mm范圍內(nèi)需要進行不平衡量去除。

2.4不平衡量數(shù)理形態(tài)分析

為了修正不平衡量深度去除范圍，實驗測定收集了20～25組3A1988件號的不平衡量數(shù)據(jù)。設(shè)計圖紙參考銑削深度為1.5mm，試驗切削范圍為1.1～1.4mm，利用兩件實驗件對不同狀態(tài)下的不平衡量進行測定的到如下數(shù)據(jù)：

表1切削深度為1.1mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 428 729 1350 2019 2630 3380

對應(yīng)角度（°） 9 17 32 48 63 87

去除后不平衡量 196 223 279 378 356 392

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × × ×

表2切削深度為1.2mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 672 1033 1928 2741 3001

對應(yīng)角度（°） 15 24 46 67 76

去除后不平衡量 115 184 248 377 387

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × ×

表3切削深度為1.3mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 732 991 1435 1896 2324

對應(yīng)角度（°） 17 23 34 45 55

去除后不平衡量 215 248 267 201 242

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ √ √

表4切削深度為1.4mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 496 683 921 1332 2014 2974

對應(yīng)角度（°） 11 16 21 31 47 75

去除后不平衡量 238 254 268 296 371 358

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × × ×

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，將角度值與深度值加入關(guān)系圖，用√表示達(dá)到平衡狀態(tài)的點，用×表示未達(dá)到平衡狀態(tài)的點。利用前面推算出的深度值與角度值的三階函數(shù)關(guān)系以及平衡點與不平衡點，將平衡點用曲線連在一起，得到了3A1988不平衡量近似去除角度與深度的函數(shù)關(guān)系測繪

圖，圖中的陰影部分即為達(dá)到平衡時的銑削深度范圍。

圖43A1988不平衡量去除深度修正范圍

通過以上分析，可以看出在去除角度較小時，銑削深度范圍較寬，隨著零件不平衡量的增大，去除角度也逐漸增加，銑削深度范圍會變小，符合之前的數(shù)理分析。在進行不平衡量工序之前查閱設(shè)計圖參考尺寸，再利用此實驗數(shù)據(jù)得出不平衡量去除的深度值，將此深度值輸入到程序的#101參數(shù)中，零件在去除不平衡量工序后一次性達(dá)到平衡狀態(tài)，在實際加工中很大程度上避免了零件再次去不平衡現(xiàn)象。

3結(jié)論

通過數(shù)理分析、程序編制、函數(shù)關(guān)系幾個方面，摸索出一套準(zhǔn)確去除不平衡量的數(shù)理分析方法與加工工藝，這種方法可以保證零件一次性去除不平衡量合格，避免第二次上機床加工，最大程度避免了人力、物力的消耗。同時，這種分析方法可以應(yīng)用到其他相似件號中，對盤類、環(huán)類薄壁零件的不平衡量去除提供了思路。

參考文獻

[1]張運強．FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏程序編程方法、技巧與實例[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2012．

作者簡介：孫換鳳（1981-），陜西韓城人，西安航空動力股份有限公司工程師，研究方向：工業(yè)工程。

endprint

摘要：薄壁環(huán)形件在車、銑加工后產(chǎn)生變形，造成靜平衡時的超平現(xiàn)象。文章從數(shù)理分析、程序編制、函數(shù)關(guān)系幾個方面入手摸索出一套準(zhǔn)確去除不平衡量的數(shù)理分析方法與加工工藝，這種方法可以按照不平衡數(shù)值準(zhǔn)確去除不平衡量，保證零件一次性合格，避免反復(fù)再上機床加工，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：薄壁環(huán)形件；不平衡量去除；宏程序；函數(shù)圖繪制；平衡裕度

中圖分類號：P628文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1009-2374（2014）21-0045-03

不平衡量的去除在薄壁環(huán)形零件中得到了越來越多的應(yīng)用，該道工序是由于薄壁環(huán)形件在車銑加工過程中可能出現(xiàn)的變形，通過靜平衡工序檢查，去除不平衡量以滿足設(shè)計圖不平衡量要求。如采用合理的工藝方法，根據(jù)零件靜平衡結(jié)果一次性準(zhǔn)確去除不平衡量，避免再次上機床加工，可以達(dá)到優(yōu)化加工工藝、降低生產(chǎn)成本的目的。

1技術(shù)難點分析

根據(jù)薄壁環(huán)形件去除不平衡量的特點，需要從以下三個方面對環(huán)形件不平衡量銑削進行分析：第一，需要利用宏參數(shù)編制不平衡量去除程序，該程序要具可調(diào)性、通用性的特點；第二，對不平衡量進行分析，得到不平衡量、去除深度、去除角度之間的函數(shù)關(guān)系；第三，利用極限測量方法，得到平衡裕度范圍內(nèi)的銑削深度值。

MTU件號是公司新承接外貿(mào)項目，該型別零件符合薄壁環(huán)形件的特點，因此筆者從該項目的代表件號3A1988為入手點對準(zhǔn)確去除不平衡量進行了工藝方法研究。

2工藝方法研究

3A1988為MTU項目代表件號，該零件大部分型面厚度均為2～3mm，在車銑加工后產(chǎn)生不規(guī)則變形，故每個零件的不平衡量均不同。按照設(shè)計圖紙要求，在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)最大不平衡量不超過357g·mm（最大），若零件不平衡量超過這個值時，可通過去除不平衡量的方法將零件加工合格。我們從宏參數(shù)程序、不平衡量與去除深度、去除角度之間的函數(shù)關(guān)系以及準(zhǔn)確去除不平衡量的平衡穩(wěn)定范圍幾方面對其進行工藝方法研究。

2.1宏程序的編制

由于零件變形的不規(guī)則性，每個零件在車銑加工后的不平衡量也不同。造成了不平衡量去除的角度、深度值也都不同。因此，銑不平衡量程序需要具有通用性、可調(diào)性的特點。

圖1零件不平衡量去除區(qū)域

利用機床FANUC或SIEMENS系統(tǒng)的宏參數(shù)功能，編制宏程序，這是一種高階編程方法。同一條宏程序只需調(diào)整相關(guān)參數(shù)，就可以加工相似件號的零件。利用宏參數(shù)編程將銑不平衡量程序模板化，以FANUC系統(tǒng)為例說明。

程序說明：

利用宏參數(shù)進行編程，可以保證銑不平衡量程序的通用性與可調(diào)性：第一，加工不同的件號只需調(diào)整相應(yīng)的外圓半徑值（#11）、刀具Z向落刀深度值（#20），兩個參數(shù)即可進行加工；第二，根據(jù)每個零件不同的初始不平衡量，程序中只需調(diào)整銑削寬度（#101）、銑削角度（#102）兩個參數(shù)即可進行加工，無需每次反復(fù)編程與調(diào)試，程序可靠性強。

2.2不平衡量幾何形態(tài)分析

對于每次不平衡量的去除，由于單個零件在機加工序結(jié)束后的機加尺寸以及變形情況不可能完全相同，則初始不平衡量也不會相同，只能通過調(diào)整程序中的銑削寬度與銑削角度兩個參數(shù)讓零件達(dá)到允許的平衡狀態(tài)。設(shè)計圖紙中對不平衡量的去除提供了參考值，但該參考值為實驗室數(shù)據(jù)，在實際應(yīng)用中若完全依據(jù)此參考值發(fā)現(xiàn)與理想狀態(tài)相差較大，因此需要修正此數(shù)據(jù)。

圖2設(shè)計圖參考數(shù)據(jù)

分析影響不平衡量去除中銑削角度和銑削寬度兩個參數(shù)的函數(shù)關(guān)系。如下圖3所示，由于截面區(qū)域小，可以近似將不平衡量去除的截面圖形按一個普通梯形

代替。

圖3不平衡區(qū)域幾何形態(tài)分析圖

首先定義以下幾個參數(shù)：

變量：銑削深度h（h﹥1）；銑削角度β；

常量：截面上底長度：a；梯形截面底角α；零件外圓半徑值R；零件密度：ρ；

則得到梯形截面下底長度b=a+2hcotα；

則該截面面積：

S=

=分別用大寫字母A、B、C來代替括號中的常量。

去除的不平衡材料質(zhì)量可近似認(rèn)為：

由此分析得出不平衡量值與銑削深度h呈三階遞增函數(shù)關(guān)系，與銑削角度β呈近似一階函數(shù)關(guān)系；另一方面，根據(jù)數(shù)理知識得出在銑削角度β較小時，銑削深度h變化范圍較大；在銑削角度β較大時，銑削深度h變化范圍較小。結(jié)合以上分析，發(fā)現(xiàn)研究銑削角度β較簡單可行。

不平衡量去除需要調(diào)整銑削角度與銑削深度兩個參數(shù)，首先可以將一個參數(shù)設(shè)為不變值（定量），另一個參數(shù)為變量。并結(jié)合上述數(shù)理分析，可先將銑削深度設(shè)為不變值（定量），每次調(diào)整銑削角度來確定銑削深度的范圍。即根據(jù)初始不平衡量值從設(shè)計圖紙參考尺寸表格中查得其去除角度，從而測量得到相應(yīng)的去除深度范圍值。

2.3確定平衡裕度

MTU件號根據(jù)設(shè)計圖紙規(guī)定，按MTV490標(biāo)準(zhǔn)平衡要求，在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)不平衡量不得超過357g·mm（最大），最大初始不平衡量不得超過3571g·mm。考慮到平衡夾具也有略微的不平衡量，因此將最小初始不平衡量壓縮至280g·mm。即當(dāng)在900轉(zhuǎn)/分（最小）的轉(zhuǎn)速下，靜態(tài)不平衡量在280～3571g·mm范圍內(nèi)需要進行不平衡量去除。

2.4不平衡量數(shù)理形態(tài)分析

為了修正不平衡量深度去除范圍，實驗測定收集了20～25組3A1988件號的不平衡量數(shù)據(jù)。設(shè)計圖紙參考銑削深度為1.5mm，試驗切削范圍為1.1～1.4mm，利用兩件實驗件對不同狀態(tài)下的不平衡量進行測定的到如下數(shù)據(jù)：

表1切削深度為1.1mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 428 729 1350 2019 2630 3380

對應(yīng)角度（°） 9 17 32 48 63 87

去除后不平衡量 196 223 279 378 356 392

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × × ×

表2切削深度為1.2mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 672 1033 1928 2741 3001

對應(yīng)角度（°） 15 24 46 67 76

去除后不平衡量 115 184 248 377 387

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × ×

表3切削深度為1.3mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 732 991 1435 1896 2324

對應(yīng)角度（°） 17 23 34 45 55

去除后不平衡量 215 248 267 201 242

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ √ √

表4切削深度為1.4mm下的不平衡量去除情況

初始不平衡量（g·mm） 496 683 921 1332 2014 2974

對應(yīng)角度（°） 11 16 21 31 47 75

去除后不平衡量 238 254 268 296 371 358

是否達(dá)到平衡狀態(tài) √ √ √ × × ×

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，將角度值與深度值加入關(guān)系圖，用√表示達(dá)到平衡狀態(tài)的點，用×表示未達(dá)到平衡狀態(tài)的點。利用前面推算出的深度值與角度值的三階函數(shù)關(guān)系以及平衡點與不平衡點，將平衡點用曲線連在一起，得到了3A1988不平衡量近似去除角度與深度的函數(shù)關(guān)系測繪

圖，圖中的陰影部分即為達(dá)到平衡時的銑削深度范圍。

圖43A1988不平衡量去除深度修正范圍

通過以上分析，可以看出在去除角度較小時，銑削深度范圍較寬，隨著零件不平衡量的增大，去除角度也逐漸增加，銑削深度范圍會變小，符合之前的數(shù)理分析。在進行不平衡量工序之前查閱設(shè)計圖參考尺寸，再利用此實驗數(shù)據(jù)得出不平衡量去除的深度值，將此深度值輸入到程序的#101參數(shù)中，零件在去除不平衡量工序后一次性達(dá)到平衡狀態(tài)，在實際加工中很大程度上避免了零件再次去不平衡現(xiàn)象。

3結(jié)論

通過數(shù)理分析、程序編制、函數(shù)關(guān)系幾個方面，摸索出一套準(zhǔn)確去除不平衡量的數(shù)理分析方法與加工工藝，這種方法可以保證零件一次性去除不平衡量合格，避免第二次上機床加工，最大程度避免了人力、物力的消耗。同時，這種分析方法可以應(yīng)用到其他相似件號中，對盤類、環(huán)類薄壁零件的不平衡量去除提供了思路。

參考文獻

[1]張運強．FANUC數(shù)控系統(tǒng)宏程序編程方法、技巧與實例[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2012．

作者簡介：孫換鳳（1981-），陜西韓城人，西安航空動力股份有限公司工程師，研究方向：工業(yè)工程。

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