薄壁圓筒上凸塊加工技術(shù)

陳愛強 劉迎春 王振來

(湖北三江航天集團江北機械工程有限公司，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，對稱度0.20 mm；凸塊2加工后與對稱面A基準成45°，相互成90°。

1.2 主要加工難點分析

產(chǎn)品結(jié)構(gòu)屬于大型薄壁件，長度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

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

2.1 夾具設(shè)計

2.1.1 夾具設(shè)計方案

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，局部剛性差，加工時振動大，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，工件加工時的剛性顯著增強，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，采用機夾不重磨鏜刀(如圖4所示)。機夾不重磨鏜刀是采用機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，故粗加工時采用低轉(zhuǎn)速，大進給；由于尺寸精度高，精加工時，采用較小的進給量，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：主軸轉(zhuǎn)速n=160～200 r/min，進給量f=0.4 mm/r，切削深度2～3 mm。

精鏜時：主軸轉(zhuǎn)速n=200～300 r/min，進給量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對稱度及空間尺寸。工藝上采取的工藝流程是：先依據(jù)兩端的基準圓在平臺上劃凸塊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，再上平臺檢測尺寸、形位公差，然后計算出各加工面的準確加工余量后重新裝夾，按加工余量找正后進行精加工。

粗加工：(1)將工件放置在檢測平臺上，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，已在端面劃出凸塊1、凸塊2的中心對稱線)，并檢測余量分布情況。(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)將工件放置在檢測臺上，檢測凸塊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)檢測情況，按檢測所計算出來的各加工面的加工余量對各加工面進行找正后精加工。

3 加工過程控制要點

(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，精加工前檢測時必須將加工余量、形位公差的檢測結(jié)果做好詳細記錄，并繪圖，各加工面加工余量必須至少記錄均布4個點。找正時，必須找正加工面，且要將加工面余量偏差，形位公差偏差計算在內(nèi)。

(3)為防止凸塊裝夾變形，精加工時必須在自由狀態(tài)下找正，在用輔助夾具裝夾凸塊時，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，且加工時間由6個工作日縮短為2個工作日，效率是原加工方法的3倍；刀具費用由原來的單臺3 000元減少至600元，僅為改進前的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)代機械加工新技術(shù)[M].北京：電子工藝出版社，2003.

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