對開機匣結合面加工方案研究

陳亞莉 韓永武 吳鐵石 張曉婷 韓嬌嬌

摘 要：本文通過分析某前機匣上/下半部的整體結構特點，分析導致結合面加工中的影響因素，針對加工中使用的刃具方案、夾具方案及走刀方案進行優化改進，并針對不同的結構刀具進行對比加工實驗，同時驗證零件加工中夾具結構設計對零件加工的影響，最終確定最優的對開類零件結合面加工方案，保證結合面光度及密接度設計符合率達到100%。

關鍵詞：機加工藝；結合面；加工刀具

中圖分類號：V26 文獻標志碼：A

0 引言

對開類零件結合面密接度要求為設計的重要特征，現加工方案結合面表面光度及密接度均不能穩定滿足設計要求，需通過攻關，優化加工方案，保證結合面光度及密接度設計符合率達到100%。

1 研究目標

（1）掌握對開類零件結合面高效高質量加工技術。

（2）提升對開類零件結合面表面質量，保證零件加工效率的同時，使結合面表面光度及密接度合格率達到100%。

2 原因分析

2.1 工裝（刀具）

經過現場分析加工用零件刀具，某前機匣所用刀具R相對較小，約為R0.5，要達到較高光度，需在刀具加工進給不變的條件下，給定較高的主軸轉速，但刀具主軸轉速過高，會導致刀具及零件間的沖擊力增大，對零件裝夾要求提升，刀具磨損加快，零件表面容易產生震紋及啃刀現象，故加工中需選定合適刀具底R及加工參數。后機匣及延伸機匣由于零件高度較矮，零件加工中顫動小，所以加工時選用R2左右刀片，相同加工參數下，后機匣及延伸機匣加工后光度較高。

2.2 工裝（夾具）

原變形攻關課題時，曾派制零件銑結合面夾具，但由于夾具裝夾找正效率較低，故未貫入批產工藝，且對零件加工表面效果影響情況未知，需進行加工試驗。

3 攻關方案

3.1 優化刀具結構，優化加工軌跡及加工參數進行加工實驗

現場選用不同底R的刀具進行加工實驗，由于現在所用焊接刀具底R尺寸相差較大，實驗中可根據試加工效果進行選取，后期需定制專用機加刀具，保證刀具尺寸一致性。

3.2 改進夾具結構

對原派制銑結合面夾具進行結構改進，實驗是否能對零件狀態有一定改善。

3.3 改進夾具結構

根據方案（1）（2）實驗效果，若經過實驗，在零件研磨前，已經能穩定保證零件光度及密接度的設計要求，則計劃取消研磨工序，若前期無法滿足要求，則需進行優化研磨參數，更換磨料或研磨設備實驗。

4 攻關進展

4.1 結合面加工方案優化改進實驗

4.1.1 實驗刀具R值變化對零件表面加工影響

實驗可通過調整刀具轉速提升零件表面光度，但由于轉速較高，焊接刀具刀尖角度差異較大，零件加工中刀具磨損較快，當刀具角度差異較大時，部分加工后結合面表面出現積屑瘤，影響表面質量。調整改磨刀具切削R大小，實驗不同轉速進給加工方案，由于R改磨加大后，刀具與零件接觸面積變大，刀具受力相應增加，加工中零件有輕微顫動，刀具磨損相比R1時磨損更快，且積屑瘤出現頻率更高，加工質量不穩定。通過加工驗證，當刀具R值增大至大于3時，加工中零件顫動嚴重，表面震紋過大，無法完成零件正常加工。

4.1.2 實驗使用夾具對零件加工表面影響

分析零件加工中顫動原因，由于夾具底座與零件接觸基準面為分段結構，夾具與零件配合面積較小，且零件結合面需伸出至工作臺外部加工，零件加工豎直方向底面位置為懸空結構，夾具對零件支撐效果較差，導致使用夾具后加工效果不理想。

改進夾具結構進行加工實驗：

零件試加工過程中，零件震動有所減小，震動程度與上壓蓋壓緊力相關聯，壓緊力越大，加工震動越弱，但較大的壓緊力會導致零件裝夾變形，零件加工完成后，自由狀態下結合面垂直度及平面度狀態均不理想，不上壓蓋加工時，自由狀態，結合面垂直度≤0.03，平面度≤0.02，采用壓蓋壓緊加工完成后，自由狀態，結合面垂直度0.02～0.06，平面度0.02～0.05，分析得出采用壓蓋可減少零件加工顫動，但由于壓緊力無法穩定控制，會導致零件加工完成后，自由狀態下結合面質量不穩定。

4.1.3 刀具結構改進加工實驗

由于采用夾具帶來了不穩定因素，結合前期不同刀具實驗效果，決定采用外購合金機夾車刀桿，替換原自制焊接刀，在直接壓緊底面狀態下進行實驗加工。實驗可通過調整刀具轉速提升零件表面光度，但由于刀具R較小，須將轉速提升至500轉，且進給降低至原加工速度的50%，才能基本滿足零件表面光度要求，目視零件結合面刀具紋路較明顯。實驗加工后，在轉速300轉狀態下，加工第一面時，零件加工效率及刀具磨損狀況較理想，且零件震動相對較?。拷蟼葧r，仍有輕微震動），但加工第二面時，表面局部開始出現積屑瘤。經分析，可能原因為刀桿調整間隙限制，導致刀片角度與加工表面不垂直，刀具后角與表面干涉，磨損后黏連鐵屑，導致產生積屑瘤。改制車刀桿，調整裝夾角度，進行加工實驗經過試加工，刀具角度調整后，刀具磨損后加工表面產生積屑瘤的狀況消除，刀具磨損及加工效率均提升至較理想狀態，且零件加工后結合面垂直度及平面度均穩定控制在0.02之內，需進一步檢測零件結合面密接度狀態。

4.2 結合面密接度檢測方案改進實驗

4.2.1 采用測量燃燒室外套安裝座密接度用測量塊進行檢測

此方案檢測過程中，測量塊沿機匣軸向（上下方向）進行著色，但由于測量塊與結合面接觸面積較小，需對測量塊表面著色劑進行多次補充涂抹，會導致結合面表面著色劑目視厚度不均，影響零件表面質量判斷。

4.2.2 采用專用平臺進行全接觸檢測

此方案檢測過程中，將機匣結合面貼于平臺表面，并在平臺結合面預計運動方向前方均勻涂抹著色劑，涂抹完畢后，觀察平臺所涂著色劑被均勻鋪開后，檢查零件著色效果。經驗證，結合面密接度按前期攻關方案加工后，滿足零件光度及著色檢查要求，結合面密接度測量結果目視大于90%，且軸向無間斷（該檢測方案無法量化著色具體面積）。

著色面積判斷：

經過咨詢相關計量及工裝專業專家以及查閱相關的轉包文件，暫無有效量化檢測著色面積方案 現行工藝檢測方案：密接度檢測方法：使用游標卡尺測量未著色區域的尺寸，按照矩形計算的方式得到未著色區域的面積，計算公式：零件密接度=（1-未著色面積相加/每側零件結合面總面積8414mm2）×100%，但是在實際執行中存在一定困難。最終經過評審，在設計要求不變的情況下，僅判斷結合面密接度著色面積是否大于90%及軸向是否有間斷，即檢驗記錄中只填寫是否合格結論。

結語

經過此次攻關，實驗改進優化零件結合面加工方案后，可實現零件結合面光度穩定控制在Ra0.5～Ra0.7，并在該狀態下，實現密接度檢測合格，經現場實際加工驗證，已達成本次攻關預期目標，滿足設計要求。

雖然實驗滿足設計要求，后期批產工藝更改需辦理相關實驗文件進行大量數據收集及評審鑒定。

通過本次技術攻關，大致總結出以下3條內容：

（1）對開類零件結合面加工過程中，刀具結構、刀具加工角度及刀具加工參數對零件表面光度起決定性作用。

（2）為保證零件加工后表面跳動，零件加工過程中不建議使用端面壓緊類工裝裝夾零件。

（3）零件結合面加工完成后檢測密接度，無法具體量化密接度著色后實際值，但可判定是否大于某一數值及沿某方向是否有間斷。

參考文獻

[1]李宏策.數控加工與傳統機加工工藝比較[J].機床與液壓，2011，39（20）：46-48.

[2]潘曉彬.表面粗糙度測量關鍵技術研究[D].浙江：浙江大學，2011.