某內(nèi)環(huán)前段零件銑加工提效

吳宏春 馬信宇 鄧旬 李娜

摘 ?要：該次攻關針對燃燒室機匣工段加工的某內(nèi)環(huán)前段零件數(shù)控銑加工進行了加工方案的系統(tǒng)分析、優(yōu)化與改進，大幅縮短了數(shù)控銑加工時間。提高銑加工工序的數(shù)控加工效率是實現(xiàn)全工序數(shù)控加工的先決條件，主要通過加工方案優(yōu)化、加工程序改進、加工參數(shù)調(diào)整等方向進行改進，將某內(nèi)環(huán)前段零件銑加工工序數(shù)控加工時間由原10 h縮短至6 h以內(nèi)，達到了預期提效效果。

關鍵詞：加工提效;銑加工提效;程序優(yōu)化

中圖分類號：TG54 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

實現(xiàn)全數(shù)控加工是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢，也是現(xiàn)代工廠發(fā)展的必然趨勢，而某內(nèi)環(huán)前段零件銑加工工序由普通設備轉為數(shù)控設備加工后，加工效率較低，設備能力不足，無法按時完成生產(chǎn)任務。

1 項目概述

以某內(nèi)環(huán)前段零件的銑加工工序為研究對象，總結出提高數(shù)控銑加工效率的方法，通過相關改進措施，達到攻關目標。

2 立項原因

某內(nèi)環(huán)前段為機匣廠燃燒室機匣工段主要零件，目前單臺加工周期約為一個月。其中NO.32、45、50、55工序為該零件葉型端面及內(nèi)孔安裝座主要銑加工工序，均在四坐標臥式加工中心上進行，單臺銑加工時間約9 h～10 h，且受零件鑄造狀態(tài)影響余量較大，實際零件生產(chǎn)占機時間較長，工廠設備產(chǎn)能不足，亟需加工提效。

3 提效方案

3.1 銑加工工序加工現(xiàn)狀分析

首先對該零件各銑加工工序以及加工現(xiàn)狀進行分析，包括原各工序加工時間、各工序加工內(nèi)容、各工序加工方案，尋找制約加工效率的瓶頸問題。

（1）銑加工飛邊及銑平面工序加工內(nèi)容、走刀次數(shù)均較少，提升空間有限。

（2）銑葉片槽端面工序加工內(nèi)容較多，余量較大，現(xiàn)加工時間較長，存在較大提升空間。

（3）銑小平面工序加工時間占所有銑加工時間46%，需重點進行改善提升。

（4）銑葉片槽端面工序沿圓周方向加工共計15處葉片槽端面，采用走點位方式加工，時間較長，可嘗試進行轉A加工。

（5）銑小平面工序需操作者手動調(diào)整Z值進行加工，存在質量風險，可進行改進，同時兼顧效率提升。

3.2 NO.32銑加工飛邊工序

該工序原加工方案采用φ10合金銑刀，利用底刃加工、沿圓周方向走刀去除零件15處車加工殘余飛邊，加工時間約70 min/件。通過觀察零件實際情況及程序加工運行狀態(tài)，該處加工余量較小，可通過增大刀具直徑增強加工穩(wěn)定性，減小切削距離，提高效率;結合仿真分析報告可見非切削距離占比較大，非切削時間較長，實際空走刀較多，存在較大改進空間。

對走刀路徑進行劃分，區(qū)分出切削、進刀、退刀程序段，并對相應程序段單獨進行進給F賦值，加工時間進一步縮短至45 min/件，不影響加工質量的前提下，加工效率有較大幅度提升。最終，本工序通過優(yōu)化進退刀速度，達到提效目的，加工時間由70 min/件降低至45 min/件。

3.3 NO.45銑平面工序

該工序原加工方案采用φ10合金銑刀，利用側刃加工、沿圓周方向走刀銑加工11處小葉翅內(nèi)平面。采用輪廓編程，加工余量2 mm，需3-4次走刀，加工時間60 min/件。通過觀察零件實際情況及程序加工運行狀態(tài)，加工內(nèi)容較少，路徑較規(guī)則;結合仿真分析報告可見，非切削距離占比較大，因此可參照上工序改進方法，從加工參數(shù)以及進退刀安全距離設置等方面進行細微優(yōu)化。結合該工序加工內(nèi)容及數(shù)控程序，借鑒上工序提效方案，對加工程序走刀路徑進行劃分，區(qū)分出切削、進刀、退刀程序段，并結合相應程序段單獨給定進給F值;在保證零件質量的前提下，對進刀、退刀的安全距離進行合理優(yōu)化。經(jīng)現(xiàn)場加工驗證，加工時間由60min/件縮短至50 min/件。最終，本工序通過縮短安全距離、優(yōu)化進退刀速度2個方面，達到提效目的，加工時間由60 min/件降低至50 min/件。

3.4 NO.50銑葉片槽端面工序

該工序主要加工內(nèi)容為15處葉片槽端面，其中4處大葉片槽使用φ16R8球銑刀加工，11處小葉片槽使用φ10R5球銑刀加工，加工時間約為180 min。從仿真分析報告可見，切削距離占比較小，可通過改進非切削時間達到提效目的。經(jīng)觀察零件實際加工情況及程序運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)程序均采用圓弧進退刀，且設置較大安全距離，采用G01慢速進給，但實際該過程并未參與切削，浪費大量空走刀時間，約占總體加工時間40%。

對每個葉片槽加工后的抬刀距離進行優(yōu)化，由35 mm減少至18 mm;同時對進給參數(shù)進行調(diào)整，由30 mm/min提升至50 mm/min。經(jīng)驗證，加工時間進一步縮短至93 min。最終，該工序通過縮短安全距離、改進進退刀路線、和優(yōu)化加工參數(shù)3個方面，達到提效目的，加工時間由180 min/件降低至93 min/件。

3.5 NO.55銑小平面工序

該工序主要加工內(nèi)容為4處內(nèi)平面凸臺，采用立式加工中心、使用T型銑刀、結合刀具寬度進行分層加工，加工過程需要手動調(diào)整Z值、重復運行程序進行，效率較低，約為260 min/件，且受人為影響存在一定質量隱患。可從加工方法、刀具選擇、路徑優(yōu)化、參數(shù)優(yōu)化等方面對程序進行優(yōu)化。

取消原去余量及清根程序，直接使用T型銑刀采用分層方式加工?？紤]循環(huán)次數(shù)影響，不再使用合金刀具，改用厚度為14的φ40T型銑刀，將循環(huán)次數(shù)由4次降低至3次，同時對進退刀距離以及進給F值進行優(yōu)化，縮短非切削時間。

此方案經(jīng)過現(xiàn)場加工驗證，由于循環(huán)程序的編制以及走刀路線、參數(shù)的優(yōu)化，加工時間由改進前的260 min/件降低至約200 min/件。同時經(jīng)過操作者反饋，T型銑刀刀桿存在干涉現(xiàn)象，加工時需注意觀察，影響加工效率。

分析前一次改進，由于刀具存在干涉問題，導致存在相關質量風險及影響加工效率，因此更換加工刀具，將T型銑刀直徑由φ40更換為φ70，解決刀桿干涉問題，在原基礎上進一步提高加工效率。

經(jīng)過現(xiàn)場加工驗證，由于刀具直徑的改進以及分層方式的改良，加工時間由200 min/件進一步降低至156 min/件，效率提升明顯。

最終，通過改進加工方案、選擇合適刀具2個方面，達到提效目的，加工時間由260 min/件降低至156 min/件。

3.6 其他方面提效

3.6.1 設備轉產(chǎn)

針對NO.32及NO.50工序進行相應設備轉產(chǎn)，由立式四坐標加工設備轉產(chǎn)至臥式加工中心。利用刀具側刃代替底刃加工飛邊及銑葉片槽，對加工時間及刀具成本均有較大程度的降低，經(jīng)過加工驗證分別縮短加工時間至35 min/件和70 min/件。

3.6.2 工裝改進

對立式四坐標加工設備用組合夾具進行改進，僅需倒壓板一次就可完成4道銑加工工序的加工，節(jié)省夾具及零件裝夾找正時間30 min/件。

4 結語

該次攻關，經(jīng)過不斷地摸索試驗，通過改進刀具、完善銑加工方案、優(yōu)化非切削距離以及提高非切削移動速度等手段，成功完成某內(nèi)環(huán)前段銑加工提效試驗。從現(xiàn)場零件驗證加工周期統(tǒng)計來看，零件單臺銑加工時間由原來的570 min縮減至344 min，單臺加工時間減少226 min，達到攻關目標，機床占用率大幅降低。

參考文獻

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