機械零件切削加工有什么優化方法

欄目分類：設備資訊發布日期：2018-04-08 瀏覽次數：次

此次加工的零件形狀為大直徑圓形單面多槽，其筋條、緣條及腹板厚度較薄，因而在加工過程中易產生變形，已變形零件的后續機械零件切削加工有什么優化方法

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優化完善加工流程

在實際加工過程中，發現在加工中產生的變形量比想象中的更嚴重，主要表現為腹板和壁厚太薄。采用的切削方式沒有問題，但由于工藝凸臺留的較少，很難控制變形，因而加工第一件零件時會很費時間。基于變形的原因，有些部位在三五坐標分別數控加工時，銜接不是很好，鉗工的工作量較大，共用時9天。

圖4為首次加工時預留的凸臺定位塊，可以看出，外圈有4處壓點，內圈留2處連接筋。

總結經驗，更改和完善工藝流程，在首件加工完成后進行第1次更改，具體如下：

①控制變形量：增加毛料與零件連接筋的數量（外圈9個，內圈8個），連接處20寬，以增加零件強度和加工穩定性，控制變形量；

②鉆沉頭螺栓：在毛料連接處鉆孔，采用沉頭螺栓壓緊。可以降低運用刀具的長度，以便加強零件加工的穩定性，提高加工效率；

③調整加工順序：將加工順序根據第1件實際加工后的情況進行調整，便于操作及尺寸控制；

④增加測量工序：由于外形角度較大，利用樣板檢測內外形，尺寸難以檢測，為了保證零件的正確性，提測量數據進行零件內外形及筋條位置的檢測；

⑤轉角插銑：為了提高加工效率及產品質量，轉角采用插銑，以免大刀粗加工后轉角余量大，精加工時打刀，傷及零件。

⑥擴孔加工：在加工腹板上的減輕孔時，要注意編程順序，中心下刀，一圈一圈向擴銑，避免薄腹板切傷；

⑦切斷工藝耳片：將預留的工藝耳片進行切除，用小刀先進行軸線分層，再進行徑向分層加工，避免帶傷零件。

圖4 首次加工所留連接筋

在首件加工完成后，對加工方案再次進行調整，調整后所連接筋見圖5。調整后不但有效控制了變形量，而且加工效率得到了明顯的提高，只用時4天，大大減弱了鉗工的工作量。（首次加工時，用時9天）。具體調整步驟如下：

①在毛料的中間位置增加2個沉頭螺栓，以免零件在最后切斷時中間毛料轉動，打傷刀具，切傷零件；

②粗銑外形時，刀具不抬起，將外圍毛料整體切斷，這樣粗加工外形、外圈在毛料外進刀，軸向均勻分3層，每1層直接走1周，到壓緊的內置螺釘處，繞過去，不抬刀；內圈也采用這種方式加工。調整后，減少45次抬刀，45次進刀和45次空走刀，共節省時間約150分鐘（見圖6）。

③補銑腹板和精銑筋條程序在粗銑外形前進行，可以保證補銑腹板尺寸，有效保證筋條與腹板的接刀差。

航空領域中機加零件的材料主要有鋁、鈦合金和不銹鋼3種。框類零件和梁類零件的材料以鈦合金為主，鋁合金材料及不銹鋼材料為輔。

鈦合金材料特點：強度高，硬度高，彈性模量低，高溫和低溫性能優良，耐腐蝕性強。

此次加工的零件形狀為大直徑圓形單面多槽，其筋條、緣條及腹板厚度較薄，因而在加工過程中易產生變形，已變形零件的后續加工有很多麻煩。腹板下陷部位由于轉角處R角比較小，為了達到精度要求，必須選擇小直徑的刀具進行精加工到最終尺寸。此零件的毛料狀態是板材，需要大直徑刀具進行粗加工，去除余量。所以在加工中采用什么切削方式來控制變形量是重點及難點。

加工中變形量的控制主要采取以下措施：切削方式、加工順序、刀具選擇和夾具的運用。

1 加工方式

零件切削的加工方式是加工中控制變形的一個重要“參數”，快進切削是控制加工變形的一種重要銑切加工方式，能有效控制加工后零件的變形量。所謂快進切削就是在銑切件的表面，盡可能選擇適合的大直徑加工刀具。編程時，加工參數要符合所選刀具的加工狀態，分多層加工，每層的切深要小，一般為1mm，層與層之間的進刀方式一般選用圓弧進刀或坡走銑。遵循大進給、淺切深的原則，既節省刀具又節省機床，加工狀態穩定，加工效率和產品質量較傳統方式都有較大的提高，快進切削走刀方式見圖2。

2 整體加工流程

實際加工過程中，首先根據零件的實際情況和外形樣板設計自制工裝，考慮是否需要特殊刀、量具及是否需要申請測量。其次，編制加工工藝方案及加工流程。由于背面是平板面，而且外形面相對于正面來說是閉角，所以要設計一個工裝，與預留凸臺及下腹板面定位，避免在銑外形時因五坐標機床擺刀銑而傷及機床表面和刀具。具體加工流程見圖3。

（1）基準孔的加工

零件數控加工時，通常采用兩孔一面作為基準（利用零件本身具有的兩個通孔作為加工基準孔）。此零件不算厚，在加工孔時，將其鉆通即可，而且都是借用孔（先借用鉆個定位小孔，后期銑切掉，按數模銑成兩個大通孔）。在鉆借用定位孔時，沒有高精度尺寸的嚴格要求，容易加工。如果毛料很厚，在加工基準孔時加工成盲孔，避免孔太深導致孔垂直度不合格。

（2）內形粗加工

根據實際零件狀態選用大直徑刀具（Φ63R3）進行粗加工去除余量。為了減少零件控制變形，粗加工采用快進刀片淺切，每層切深1mm，并且需要跨槽加工，即不按順序銑每一個槽，要先1槽、3槽、5槽……再銑2槽、4槽、6槽……內外形的加強筋預留通過輔助夾具來控制加工變形。

（3）精加工及閉角殘留的處理

在半精加工時，根據槽寬的大小，采用Φ40R3或Φ30R3刀具加工腹板。腹板加工到位后，再保證筋條和緣條的厚度尺寸。筋條與緣條相連接處的R角需要用Φ16R3的刀具保證，避免大直徑刀具加工后的殘留量，此零件在內形局部存在閉角。為了保證零件的重量要求，用Φ8R3刀具行切加工閉角殘留處理，以滿足設計需要。這樣既保證加工后重量又保證數控加工后接刀光順。

（4）刀具的選擇及切削參數

整個切削過程中刀具的選擇非常重要。粗加工時，要選擇大直徑刀具進行快進淺切，大直徑刀具能提高加工速度；而后選用常用的Φ40R3或Φ30R3的刀具進行半精加工，更換刀具后，由于大直徑刀具加工后轉角的殘留比較大，精加工時選擇小直徑的刀具加工時，轉角處要提前處理—轉角進行插銑。如不處理，粗加工后直接用小刀進行精加工，在轉角處的吃刀量較大，容易打刀切傷零件。刀具選擇和切削參數數值見表1。