陳亞莉 韓永武 吳鐵石 張曉婷 韓嬌嬌

摘 要：本文通過(guò)分析某前機(jī)匣上/下半部的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析導(dǎo)致結(jié)合面加工中的影響因素，針對(duì)加工中使用的刃具方案、夾具方案及走刀方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)刀具進(jìn)行對(duì)比加工實(shí)驗(yàn)，同時(shí)驗(yàn)證零件加工中夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)零件加工的影響，最終確定最優(yōu)的對(duì)開(kāi)類零件結(jié)合面加工方案，保證結(jié)合面光度及密接度設(shè)計(jì)符合率達(dá)到100%。

關(guān)鍵詞：機(jī)加工藝；結(jié)合面；加工刀具

中圖分類號(hào)：V26 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

對(duì)開(kāi)類零件結(jié)合面密接度要求為設(shè)計(jì)的重要特征，現(xiàn)加工方案結(jié)合面表面光度及密接度均不能穩(wěn)定滿足設(shè)計(jì)要求，需通過(guò)攻關(guān)，優(yōu)化加工方案，保證結(jié)合面光度及密接度設(shè)計(jì)符合率達(dá)到100%。

1 研究目標(biāo)

（1）掌握對(duì)開(kāi)類零件結(jié)合面高效高質(zhì)量加工技術(shù)。

（2）提升對(duì)開(kāi)類零件結(jié)合面表面質(zhì)量，保證零件加工效率的同時(shí)，使結(jié)合面表面光度及密接度合格率達(dá)到100%。

2 原因分析

2.1 工裝（刀具）

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析加工用零件刀具，某前機(jī)匣所用刀具R相對(duì)較小，約為R0.5，要達(dá)到較高光度，需在刀具加工進(jìn)給不變的條件下，給定較高的主軸轉(zhuǎn)速，但刀具主軸轉(zhuǎn)速過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致刀具及零件間的沖擊力增大，對(duì)零件裝夾要求提升，刀具磨損加快，零件表面容易產(chǎn)生震紋及啃刀現(xiàn)象，故加工中需選定合適刀具底R(shí)及加工參數(shù)。后機(jī)匣及延伸機(jī)匣由于零件高度較矮，零件加工中顫動(dòng)小，所以加工時(shí)選用R2左右刀片，相同加工參數(shù)下，后機(jī)匣及延伸機(jī)匣加工后光度較高。

2.2 工裝（夾具）

原變形攻關(guān)課題時(shí)，曾派制零件銑結(jié)合面夾具，但由于夾具裝夾找正效率較低，故未貫入批產(chǎn)工藝，且對(duì)零件加工表面效果影響情況未知，需進(jìn)行加工試驗(yàn)。

3 攻關(guān)方案

3.1 優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)，優(yōu)化加工軌跡及加工參數(shù)進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)選用不同底R(shí)的刀具進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)，由于現(xiàn)在所用焊接刀具底R(shí)尺寸相差較大，實(shí)驗(yàn)中可根據(jù)試加工效果進(jìn)行選取，后期需定制專用機(jī)加刀具，保證刀具尺寸一致性。

3.2 改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)

對(duì)原派制銑結(jié)合面夾具進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)是否能對(duì)零件狀態(tài)有一定改善。

3.3 改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)

根據(jù)方案（1）（2）實(shí)驗(yàn)效果，若經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，在零件研磨前，已經(jīng)能穩(wěn)定保證零件光度及密接度的設(shè)計(jì)要求，則計(jì)劃取消研磨工序，若前期無(wú)法滿足要求，則需進(jìn)行優(yōu)化研磨參數(shù)，更換磨料或研磨設(shè)備實(shí)驗(yàn)。

4 攻關(guān)進(jìn)展

4.1 結(jié)合面加工方案優(yōu)化改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

4.1.1 實(shí)驗(yàn)刀具R值變化對(duì)零件表面加工影響

實(shí)驗(yàn)可通過(guò)調(diào)整刀具轉(zhuǎn)速提升零件表面光度，但由于轉(zhuǎn)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(dāng)?shù)毒呓嵌炔町愝^大時(shí)，部分加工后結(jié)合面表面出現(xiàn)積屑瘤，影響表面質(zhì)量。調(diào)整改磨刀具切削R大小，實(shí)驗(yàn)不同轉(zhuǎn)速進(jìn)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(yīng)增加，加工中零件有輕微顫動(dòng)，刀具磨損相比R1時(shí)磨損更快，且積屑瘤出現(xiàn)頻率更高，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。通過(guò)加工驗(yàn)證，當(dāng)?shù)毒逺值增大至大于3時(shí)，加工中零件顫動(dòng)嚴(yán)重，表面震紋過(guò)大，無(wú)法完成零件正常加工。

4.1.2 實(shí)驗(yàn)使用夾具對(duì)零件加工表面影響

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

改進(jìn)夾具結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)：

零件試加工過(guò)程中，零件震動(dòng)有所減小，震動(dòng)程度與上壓蓋壓緊力相關(guān)聯(lián)，壓緊力越大，加工震動(dòng)越弱，但較大的壓緊力會(huì)導(dǎo)致零件裝夾變形，零件加工完成后，自由狀態(tài)下結(jié)合面垂直度及平面度狀態(tài)均不理想，不上壓蓋加工時(shí)，自由狀態(tài)，結(jié)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(tài)，結(jié)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(dòng)，但由于壓緊力無(wú)法穩(wěn)定控制，會(huì)導(dǎo)致零件加工完成后，自由狀態(tài)下結(jié)合面質(zhì)量不穩(wěn)定。

4.1.3 刀具結(jié)構(gòu)改進(jìn)加工實(shí)驗(yàn)

由于采用夾具帶來(lái)了不穩(wěn)定因素，結(jié)合前期不同刀具實(shí)驗(yàn)效果，決定采用外購(gòu)合金機(jī)夾車刀桿，替換原自制焊接刀，在直接壓緊底面狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)加工。實(shí)驗(yàn)可通過(guò)調(diào)整刀具轉(zhuǎn)速提升零件表面光度，但由于刀具R較小，須將轉(zhuǎn)速提升至500轉(zhuǎn)，且進(jìn)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(jié)合面刀具紋路較明顯。實(shí)驗(yàn)加工后，在轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)狀態(tài)下，加工第一面時(shí)，零件加工效率及刀具磨損狀況較理想，且零件震動(dòng)相對(duì)較?。拷蟼?cè)時(shí)，仍有輕微震動(dòng)），但加工第二面時(shí)，表面局部開(kāi)始出現(xiàn)積屑瘤。經(jīng)分析，可能原因?yàn)榈稐U調(diào)整間隙限制，導(dǎo)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(dǎo)致產(chǎn)生積屑瘤。改制車刀桿，調(diào)整裝夾角度，進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)試加工，刀具角度調(diào)整后，刀具磨損后加工表面產(chǎn)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(tài)，且零件加工后結(jié)合面垂直度及平面度均穩(wěn)定控制在0.02之內(nèi)，需進(jìn)一步檢測(cè)零件結(jié)合面密接度狀態(tài)。

4.2 結(jié)合面密接度檢測(cè)方案改進(jìn)實(shí)驗(yàn)

4.2.1 采用測(cè)量燃燒室外套安裝座密接度用測(cè)量塊進(jìn)行檢測(cè)

此方案檢測(cè)過(guò)程中，測(cè)量塊沿機(jī)匣軸向（上下方向）進(jìn)行著色，但由于測(cè)量塊與結(jié)合面接觸面積較小，需對(duì)測(cè)量塊表面著色劑進(jìn)行多次補(bǔ)充涂抹，會(huì)導(dǎo)致結(jié)合面表面著色劑目視厚度不均，影響零件表面質(zhì)量判斷。

4.2.2 采用專用平臺(tái)進(jìn)行全接觸檢測(cè)

此方案檢測(cè)過(guò)程中，將機(jī)匣結(jié)合面貼于平臺(tái)表面，并在平臺(tái)結(jié)合面預(yù)計(jì)運(yùn)動(dòng)方向前方均勻涂抹著色劑，涂抹完畢后，觀察平臺(tái)所涂著色劑被均勻鋪開(kāi)后，檢查零件著色效果。經(jīng)驗(yàn)證，結(jié)合面密接度按前期攻關(guān)方案加工后，滿足零件光度及著色檢查要求，結(jié)合面密接度測(cè)量結(jié)果目視大于90%，且軸向無(wú)間斷（該檢測(cè)方案無(wú)法量化著色具體面積）。

著色面積判斷：

經(jīng)過(guò)咨詢相關(guān)計(jì)量及工裝專業(yè)專家以及查閱相關(guān)的轉(zhuǎn)包文件，暫無(wú)有效量化檢測(cè)著色面積方案 現(xiàn)行工藝檢測(cè)方案：密接度檢測(cè)方法：使用游標(biāo)卡尺測(cè)量未著色區(qū)域的尺寸，按照矩形計(jì)算的方式得到未著色區(qū)域的面積，計(jì)算公式：零件密接度=（1-未著色面積相加/每側(cè)零件結(jié)合面總面積8414mm2）×100%，但是在實(shí)際執(zhí)行中存在一定困難。最終經(jīng)過(guò)評(píng)審，在設(shè)計(jì)要求不變的情況下，僅判斷結(jié)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(yàn)記錄中只填寫(xiě)是否合格結(jié)論。

結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)此次攻關(guān)，實(shí)驗(yàn)改進(jìn)優(yōu)化零件結(jié)合面加工方案后，可實(shí)現(xiàn)零件結(jié)合面光度穩(wěn)定控制在Ra0.5～Ra0.7，并在該狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)密接度檢測(cè)合格，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際加工驗(yàn)證，已達(dá)成本次攻關(guān)預(yù)期目標(biāo)，滿足設(shè)計(jì)要求。

雖然實(shí)驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求，后期批產(chǎn)工藝更改需辦理相關(guān)實(shí)驗(yàn)文件進(jìn)行大量數(shù)據(jù)收集及評(píng)審鑒定。

通過(guò)本次技術(shù)攻關(guān)，大致總結(jié)出以下3條內(nèi)容：

（1）對(duì)開(kāi)類零件結(jié)合面加工過(guò)程中，刀具結(jié)構(gòu)、刀具加工角度及刀具加工參數(shù)對(duì)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(dòng)，零件加工過(guò)程中不建議使用端面壓緊類工裝裝夾零件。

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

參考文獻(xiàn)

[1]李宏策.數(shù)控加工與傳統(tǒng)機(jī)加工工藝比較[J].機(jī)床與液壓，2011，39（20）：46-48.

[2]潘曉彬.表面粗糙度測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究[D].浙江：浙江大學(xué)，2011.